Gnistudladning

Gnistudladning (elektrisk gnist) - ikke-stationær form for elektrisk udladning , der forekommer i gasser . En sådan udledning forekommer normalt ved tryk af størrelsesordenen atmosfærisk og ledsages af en karakteristisk lydeffekt - "knækket" af en gnist. Temperaturen i gnistudladningens hovedkanal kan nå 10.000  K [1] . I naturen forekommer gnistutladninger ofte i form af lyn . Afstanden "gennemboret" af en gnist i luften afhænger af styrken af ​​det elektriske felt nær overfladen af ​​elektroderne og deres form. For kugler, hvis radius er meget større end udledningsgabet, anses det for at være lig med 30  kV per centimeter, for nåle - 10 kV per centimeter.

Betingelser

En gnistutladning opstår, hvis energikildens kraft er utilstrækkelig til at opretholde en stationær lysbueudladning eller glødeudladning . I dette tilfælde, samtidig med en kraftig stigning i udladningsstrømmen, falder spændingen over udladningsgabet i kort tid (fra flere mikrosekunder til flere hundrede mikrosekunder) under spændingen for gnistudladningens udslettelse, hvilket fører til ophør af udskrivningen. Så stiger potentialforskellen mellem elektroderne igen, når tændspændingen, og processen gentages. I andre tilfælde, når kildens effekt er tilstrækkelig høj, observeres hele sættet af fænomener, der er karakteristiske for denne udledning, men de er kun en forbigående proces, der fører til etableringen af ​​en udledning af en anden type - oftest en bue .

Natur

En gnistutladning er en stråle af lyse, hurtigt forsvindende eller erstattende hinanden filamentøse, ofte stærkt forgrenede strimler - gnistkanaler . Disse kanaler er fyldt med plasma , som i en kraftig gnistudladning omfatter ikke kun ioner af kildegassen, men også ioner af elektrodestoffet , som intensivt fordamper under virkningen af ​​udladningen. Mekanismen for dannelsen af ​​gnistkanaler (og følgelig forekomsten af ​​en gnistutladning) forklares af streamer-teorien om elektrisk nedbrydning af gasser. Ifølge denne teori, fra elektronlaviner, der opstår i det elektriske felt af udladningsgabet, dannes der under visse forhold streamere  - svagt glødende tynde forgrenede kanaler, der indeholder ioniserede gasatomer og frie elektroner spaltet fra dem. Blandt dem kan man skelne den såkaldte leder  - en svagt lysende udledning, der "baner vejen" for hovedudledningen. Den, der bevæger sig fra en elektrode til en anden, dækker udladningsgabet og forbinder elektroderne med en kontinuerlig ledende kanal. Derefter, i den modsatte retning langs den anlagte sti, passerer hovedudledningen, ledsaget af en kraftig stigning i strømmens styrke og mængden af ​​frigivet energi i dem. Hver kanal udvider sig hurtigt, hvilket resulterer i en chokbølge ved dens grænser . Kombinationen af ​​stødbølger fra ekspanderende gnistkanaler genererer lyd , opfattet som en "knæk" af en gnist (i tilfælde af lyn - torden).

Gnistudladningens tændspænding er normalt ret høj. Den elektriske feltstyrke i gnisten falder fra nogle få tiere kilovolt pr. centimeter (kV/cm) i nedbrydningsøjeblikket til omkring 100 V/cm efter et par mikrosekunder. Den maksimale strøm i en kraftig gnistudladning kan nå værdier i størrelsesordenen flere hundrede kiloampere.

En speciel type gnistutladning er en glidende gnistutladning , som forekommer langs grænsefladen mellem en gas og et fast dielektrikum placeret mellem elektroderne, forudsat at feltstyrken overstiger luftens nedbrydningsstyrke. Områder af en glidende gnistutladning, hvor ladninger af ét tegn dominerer, inducerer ladninger af et andet fortegn på overfladen af ​​dielektrikumet, som et resultat af hvilke gnistkanaler kryber langs overfladen af ​​dielektrikumet og danner de såkaldte Lichtenberg-figurer .

Processer, der ligner dem, der forekommer under en gnistutladning, er også karakteristiske for en børsteudladning, som er et overgangstrin mellem en korona- og gnistudladning.

Gnistudladningens opførsel kan meget godt ses på slowmotion-optagelse af udladninger (Fpuls = 500 Hz , U = 400 kV) [2] opnået fra Tesla-transformatoren . Den gennemsnitlige strøm og varighed af impulserne er ikke tilstrækkelig til at antænde lysbuen, men den er ret velegnet til dannelsen af ​​en lys gnistkanal.

Se også

• gasudledning
• corona udledning
• bueudledning
• glødeudladning

Noter

1. ↑ Saveliev, 1988 , s. 255.
2. ↑ Video af højhastigheds-optagelse af udladninger . Hentet 29. september 2017. Arkiveret fra originalen 5. oktober 2016. (ubestemt)

Kilder

• Vorobyov A. A., Højspændingsteknik. - Moskva-Leningrad, GosEnergoIzdat, 1945.
• Physical Encyclopedia, v.2 - M.: Great Russian Encyclopedia s.218 .
• Raizer Yu. P. Fysik af gasudledning. - 2. udg. — M  .: Nauka, 1992. — 536 s. — ISBN 5-02014615-3 .
• Savelyev I.V. §87. Gnist- og koronaudladninger  // Kursus i almen fysik  : Lærebog: i 3 bind . - 3. udg., Rev. - M.  : Nauka, 1988. - T. 2. - S. 255-257. — 496 s.

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)