التفريغ المحترق. الوصف العام لتفريغ الوهج. كورونا التفريغ

1. عند الضغط المنخفض والجهد الكهربي بترتيب U = 200-1000 فولت ، يحدث تفريغ توهج.

تجربة 12.2.مرور التيار الكهربائي عبر الهواء مع خلخلة تدريجية

معدات:

1. أنبوب ذو قطبين لإظهار التفريغ الكهربائي.

2. فراغ - مضخة دوارة أو كوموفسكي.

3. معدل الجهد العالي.

4. مظاهرة الجلفانومتر من مقياس التيار الكهربائي.

5. خرطوم مطاطيسميكة الجدران.

6. الحد من المقاومة من أجل 2-3 MΩ.

7. توصيل الأسلاك.

إذا أخذنا في الاعتبار أنبوب تصريف الغاز أثناء عملية التفريغ ، يمكننا أن نرى أن التفريغ ليس موحدًا. تخصيص (الشكل 12.2):

· فضاء أستون المظلم.

فيلم الكاثود

· الفضاء المظلم الكاثود.

توهج مشتعل

فاراداي الفضاء المظلم.

مشاركة إيجابية.

العوامل الرئيسية لتدفق ودعم الشحنة هي الفضاء الكاثود المظلم ، حيث يتم تسريع الإلكترونات ، والتوهج ، حيث يحدث إعادة التركيب. إذا قمت بتقريب الأنود والكاثود تدريجيًا ، مما قلل من طول التفريغ ، فسيظل هذان القسمان فقط في النهاية.

يستخدم هذا التفريغ بشكل أساسي لغرض الإضاءة والإعلان وما إلى ذلك. ومع ذلك ، على أساس تفريغ التوهج ، على سبيل المثال ، في بخار الزئبق ، تم إنشاء مصابيح مقوم قادرة على توصيل تيار يصل إلى آلاف وعشرات الآلاف من الأمبيرات. تُستخدم التفريغ أيضًا في الأجهزة التي تعمل في الوضع الرئيسي ، على سبيل المثال ، الثيراترونات الساخنة الباردة ، والقاسترون.

أيضًا ، بمساعدة هذا النوع من التفريغ ، يتم ترسيب طبقات رقيقة من معادن مختلفة.

تجربة 12.3.التفريغ المحترق.

موضوعي:

تلقي التفريغ الوهج.

معدات:

1. لفائف Ruhmkorff

2. دورق زجاجي

3. مضخة فراغ

عملية العمل.

1. يتم تطبيق الجهد على نهايات دورق زجاجي يبلغ طوله حوالي 1 متر من ملف Ruhmkorff ، ويتم توصيل أحد طرفي القارورة بمضخة فراغ. قم بتشغيل المضخة وتطبيق الجهد. تحت ضغط من ترتيب التفريغ الجوي لا يحدث.

2. انخفض الضغط إلى عدة عشرات من ملم زئبق. فن. لوحظ عمود غاز مضيء داخل القارورة. بالقرب من الكاثود ، يوجد توهج كاثود مفصول عن القطب بمساحة مظلمة بالقرب من الكاثود ، ثم فجوة مظلمة وعمود أنود يتوهجان بشكل موحد تقريبًا بطول المصباح بالكامل.

3. مع انخفاض الضغط في القارورة ، يقل طول توهج الأنود ، ويتغير لون التوهج. من الجزء الأحمر من الطيف ، ينتقل إلى النطاق المرئي بالكامل تقريبًا. من خلال المراقبة الدقيقة للغاية ، يمكن للمرء أن يحل محل بداية التوهج الأخضر لجدران الأنبوب ، والذي يتكون بسبب القصف الإلكتروني لجدران الجسيمات المنبعثة من الكاثود. بالقرب من الكاثود يمكن للمرء أن يرى هياكل موجية لتوهج الغاز ، ما يسمى بالخطوات المرتبطة بموجات التأين في عمود الأنود الموجب.

خاتمة:

بمساعدة ملف Ruhmkorff ، لمبة زجاجية ومضخة تفريغ ، حصلنا على تفريغ متوهج.

2. يحدث تفريغ الشرارة عند الضغط الطبيعي ، ولكن بجهد كبير. البرق مثال على تفريغ شرارة. قبل التفريغ ، تظهر قناة ضعيفة الإضاءة في الغازات ، وتكون مقاومتها أقل من مقاومة الأجزاء الأخرى من الغاز. تسمى هذه القناة غاسل ، ومن خلالها يمر التفريغ.

عندما يستمر التفريغ ، تظهر الحفر على الأقطاب الكهربائية ، يتم تدميرها. بناءً على هذا المبدأ ، تعتمد المعالجة الكهربية للمعادن.

تجربة 12.2.معالجة المعادن الكهربائية.

معدات:

1. آلة اليكتروفور أو المعدل الجهد العالي.

2. جهاز لإظهار المعالجة الكهربائية للمعدن.

3. مظاهرة مكثف البنك.

4. 200 أوم مقاومة متغيرة.

5. توصيل الأسلاك.

عندما يحدث تفريغ كهربائي (شرارة) بين اتصالين ، يحدث تدمير المعدن. يستخدم العلماء السوفييت هذه الظاهرة لمعالجة المعادن بالشرارة. تسمح طريقة الملاعب الكهربائية بمعالجة السبائك الصلبة ، وعمل ثقوب بأشكال وأعماق مختلفة في المنتجات.

عملية العمل:

1 قم بتجميع شكل التثبيت 12.4.

2. يتم تثبيت قطعة العمل بإحكام في حمام الكيروسين. يمكن أن يقوم القطب الكهربائي بحركات رأسية لأعلى ولأسفل ، ويتم توصيل القطب بواسطة موصل بالقطب السالب للمصدر التيار المباشروالمنتج - بقطب إيجابي.

3. ينتقل التيار الكهربائي من القطب السالب إلى القطب ، ومنه عبر الفجوة في الكيروسين إلى المنتج ومن الأخير إلى القطب الموجب للمصدر الحالي. وهكذا ، في الدائرة الكهربائية الناتجة ، يؤدي المنتج دور القطب الموجب ، ويكون القطب هو الكاثود.

4. عندما يقترب القطب الكهربي من المنتج وتكون الفجوة صغيرة جدًا ، ستقفز شرارة ، وسيحدث تدمير (تآكل) على القطب الموجب ، وسيتم قطع أصغر جسيم من المنتج. مع خفض القطب ، سيزداد عمق الفتحة المتكونة.

5. يمنع المكثف المتضمن في الدائرة تشكيل القوس ، ويسمح المتغير المتغير بتحديد الجهد والتيار المطلوبين في الدائرة.

6. في تركيبات الشرارة الكهربائية ، يتأرجح القطب طوال الوقت. يتم تحقيق ذلك باستخدام ملف لولبي. يتم تزويد الطرف العلوي من القطب في هذه الحالة بنواة.

7. يتم توصيل الملف اللولبي من جوانب مختلفة من ريوستات بحيث تكون أطراف الأسلاك تحت الفولتية المختلفة.

عندما يقفز شرارة ويتدفق التيار عبر الدائرة الرئيسية ، فإن الملف اللولبي يسحب القلب لأعلى ، ويرفع القطب في نفس الوقت. هذا يسبب زيادة في الفجوة ، والدائرة الكهربائية الرئيسية معطلة. 8. نتيجة لذلك ، سيتم إيقاف تشغيل الملف اللولبي أيضًا ، وسيسقط القلب ، وبالتالي ، سينخفض ​​القطب أيضًا - ستقفز الشرارة مرة أخرى. ثم تتكرر العملية برمتها. وبالتالي ، لا يقوم المنظم الفولوي بإيقاف تشغيل الدائرة الكهربائية بشكل دوري ويجعل القطب يهتز فحسب ، بل يخفض القطب أيضًا تدريجيًا.

3. تفريغ القوس - التفريغ الذي يحدث مع ارتفاع حاد في درجة الحرارة ، ونتيجة لتبخر مادة القطب. هذا هو السبب في أن كثافة التيار أثناء تفريغ القوس عالية. لا يتجاوز الجهد الذي يحدث عنده عادة 40-50 فولت ، وتصل التيارات إلى مئات الأمبيرات. تم اكتشاف القوس واستكشافه بواسطة V.V. بيتروف. يستخدم تفريغ القوس ل أعمال اللحام، في لوحات الكترونية.

4. يحدث التفريغ الهالي على الموصلات ذات الإمكانات العالية ، فضلاً عن نصف قطر الانحناء الصغير. لوحظ في شكل توهج ضعيف للغاز حول الموصلات ، الأطراف ، حيث تكون شدة المجال عالية (الشكل 12.5). يحدث بسبب الانهيار غير الكامل للعزل الكهربائي (أي الهواء).

في تطبيقات الجهد العالي ، ولا سيما في خطوط نقل الجهد العالي ، يؤدي الإكليل إلى تسرب تيار ضار. لذلك ، يجب اتخاذ تدابير لمنع ذلك. لهذا الغرض ، على سبيل المثال ، تأخذ أسلاك خطوط الجهد العالي قطرًا كبيرًا ، وكلما زاد حجم جهد الخط.

تطبيق مفيدفي التكنولوجيا ، تم العثور على تفريغ الاكليل في المرسبات الالكتروستاتيكية (الشكل 12.6). يتحرك الغاز المراد تنقيته في أنبوب يقع على طول محوره قطب هالة سالب. تستقر الأيونات السالبة ، الموجودة بكميات كبيرة في المنطقة الخارجية ، على الجزيئات أو القطرات الملوثة للغاز ويتم حملها معها إلى القطب الخارجي غير الاكليل. عند الوصول إلى هذا القطب ، يتم تحييد الجسيمات وتستقر عليه. بعد ذلك ، عند الاصطدام بالأنبوب ، تتفتت الرواسب التي تكونت من الجسيمات المحاصرة في المجموعة.

تم استخدام تصريف الغاز:

1. تفريغ القوس للحام والإنارة

2. توهج التفريغ كمصدر للضوء في مصابيح الفلورسنت وشاشات البلازما

3. تفريغ شرارة لاشتعال خليط العمل في محركات الاحتراق الداخلي

4. تفريغ كورونا لتنظيف الغازات من الأتربة والملوثات الأخرى لتشخيص حالة الهياكل

5. Plasmatrons للقطع واللحام

6. تصريفات ضخ الليزر ، مثل ليزر الهليوم نيون ، ليزر النيتروجين ، ليزر الإكسيمر ، إلخ.

1. في عداد جيجر

2. في مقاييس التأين

3. في الثيراترون

4. في كريترونس

5. في أنبوب جيسلر

تفريغ القوس. القوس الكهربائي.

في عام 1802 ، قام الفيزيائي الروسي ف. وجد بيتروف (1761-1834) أنه إذا تم توصيل قطعتين من الفحم بأعمدة بطارية كهربائية كبيرة ، وعند ملامسة الفحم ، قم بدفعهما بعيدًا عن بعضهما البعض ، وتتشكل شعلة ساطعة بين نهايات الفحم والنهايات من الفحم نفسه يصبح أبيض ساخنًا ، ينبعث منه ضوء مبهر.

يتكون أبسط جهاز لإنتاج قوس كهربائي من قطبين ، من الأفضل عدم استخدام الفحم ، ولكن يتم الحصول على قضبان مصنوعة خصيصًا عن طريق الضغط على خليط من الجرافيت والسخام والمجلدات. يمكن أن تعمل شبكة الإضاءة كمصدر حالي ، حيث يتم تضمين ريوستات للأمان.

من خلال إجبار القوس على الاحتراق بتيار ثابت في غاز مضغوط (20 ضغط جوي) ، كان من الممكن رفع درجة حرارة نهاية القطب الموجب إلى 5900 درجة مئوية ، أي لدرجة حرارة سطح الشمس. درجة حرارة أعلى يمتلكها عمود من الغازات والأبخرة ، له موصلية كهربائية جيدة ، تمر عبره شحنة كهربائية. يؤدي القصف الفعال لهذه الغازات والأبخرة بواسطة الإلكترونات والأيونات ، مدفوعًا بالمجال الكهربائي للقوس ، إلى رفع درجة حرارة الغازات في العمود إلى 6000-7000 درجة مئوية. مثل هذا التأين القوي للغاز ممكن فقط بسبب حقيقة أن كاثود القوس يصدر الكثير من الإلكترونات ، والتي تؤين الغاز في مساحة التفريغ بتأثيراتها. يتم ضمان انبعاث الإلكترون القوي من الكاثود من خلال حقيقة أن الكاثود القوسي نفسه يتم تسخينه إلى درجة حرارة عالية جدًا. درجة حرارة عالية(من 2200 إلى 3500 درجة مئوية). عندما يتم ملامسة الفحم لإشعال القوس ، يتم إطلاق كل حرارة الجول تقريبًا للتيار الذي يمر عبر الفحم عند نقطة التلامس ، والتي تتمتع بمقاومة عالية جدًا. لذلك ، تكون أطراف الفحم ساخنة جدًا ، وهذا يكفي لقوس ينفجر بينهما عندما يتم تحريكهما بعيدًا. في المستقبل ، يتم الحفاظ على كاثود القوس في حالة تسخين بواسطة التيار نفسه الذي يمر عبر القوس. يتم لعب الدور الرئيسي في هذا من خلال قصف الكاثود بواسطة أيونات موجبة تسقط عليه.

الشكل 12.9. القوس الكهربائي

عند تشغيل التركيبات الكهربائية ذات الجهد العالي ، والتي يكون فيها ظهور القوس الكهربائي أمرًا لا مفر منه ، تتم المعركة ضد القوس الكهربائي باستخدام ملفات كهرومغناطيسية مقترنة بمزالق قوس. من بين الطرق الأخرى ، يُعرف استخدام قواطع الدائرة الكهربائية للزيت والفراغ ، فضلاً عن طرق تحويل التيار إلى حمل مؤقت يقطع الدائرة الكهربائية بشكل مستقل.

يستخدم القوس الكهربائي في اللحام الكهربائي للمعادن وصهر الفولاذ (فرن القوس الفولاذي) وفي الإضاءة (في المصابيح القوسية).

لحام القوس.

اللحام الكهربائي هو إحدى طرق اللحام التي تستخدم القوس الكهربائي لتسخين وصهر المعدن.

تتجاوز درجة حرارة القوس الكهربائي نقاط انصهار جميع المعادن الموجودة. اللحام الكهربائي لا يتغير التركيب الكيميائيمواد.

يتم لحام القطب الكهربائي وقطعة العمل لتشكيل وصيانة قوس كهربائي من محول اللحاميتم توفير الكهرباء. تحت تأثير حرارة القوس الكهربائي ، يتم صهر حواف الأجزاء المراد لحامها ومعدن القطب الكهربائي ، وتشكيل حوض اللحام ، والذي يكون في حالة منصهرة لبعض الوقت. في حوض اللحام ، يتم خلط معدن القطب مع المعدن المنصهر للمنتج (المعدن الأساسي) ، ويطفو الخبث المنصهر على السطح ، ويشكل طبقة واقية. عندما يصلب المعدن ، وصلة ملحومة. يتم الحصول على الطاقة اللازمة لتكوين قوس كهربائي والحفاظ عليه من مصادر طاقة خاصة للتيار المستمر أو التيار المتردد.

في عملية اللحام الكهربائي والمستهلكات و أقطاب كهربائية غير قابلة للاستهلاك. في الحالة الأولى ، التشكيل اللحاميحدث أثناء ذوبان القطب نفسه ، في الحالة الثانية - أثناء ذوبان سلك الحشو (قضبان ، إلخ) ، والذي يتم إدخاله مباشرة في حوض اللحام.

لحماية معدن اللحام من الأكسدة ، الغازات الواقية(الأرجون والهيليوم وثاني أكسيد الكربون ومخاليطهم) يتم توفيره من رأس اللحام أثناء عملية اللحام الكهربائي.

التمييز بين اللحام الكهربائي التيار المتناوبولحام DC. عند اللحام بالتيار المباشر ، يتم الحصول على خط اللحام مع ترشيش معدني أقل ، حيث لا يوجد تقاطع صفري وانعكاس قطبية التيار.

تستخدم المعدلات في آلات اللحام الكهربائي ذات التيار المباشر.

صهر الصلب.

فرن القوس الفولاذي - فرن كهربائي يستخدم التأثير الحراري للقوس الكهربائي لصهر المعادن والمواد الأخرى.

يبدأ الذوبان في فرن القوس الكهربائي ، بعد فحص الفرن وإصلاح المناطق المصابة من البطانة (الحشو) ، بملء الشحنة. في الأفران الحديثة ، يتم تحميل الشحنة من الأعلى باستخدام دلو تحميل (سلة). لحماية الموقد من الصدمات بقطع كبيرة من الشحنة ، يتم تحميل خردة صغيرة على قاع الحوض. لتكوين الخبث المبكر ، يتم إدخال الجير في الحشوة بمقدار 2-3٪ بوزن شحنة المعدن. بعد اكتمال الملء ، يتم إنزال الأقطاب الكهربائية إلى الفرن ، وتشغيل مفتاح الجهد العالي ، وتبدأ فترة الانصهار. في هذه المرحلة ، قد تنكسر الأقطاب الكهربائية (إذا كان هناك توصيل رديء بين القطب والشحنة ، يختفي القوس الكهربائي ويستقر القطب على قطعة غير موصلة من الشحنة). يتم تنظيم الطاقة الناتجة عن طريق تغيير موضع الأقطاب الكهربائية (طول القوس الكهربائي) أو الجهد على الأقطاب الكهربائية. بعد فترة من الصهر في الفرن تتكون طبقة من المعدن والخبث. يتم تنزيل الخبث من خلال فتحة الخبث (نافذة العمل) ، مع إضافة عوامل تشكيل الخبث باستمرار ، خلال فترة الذوبان بأكملها ، من أجل إزالة الفوسفور من المصهور. يتم تعبئة الخبث بمواد تحتوي على الكربون لإغلاق الأقواس ، ولتحسين قابلية التنزيل وتقليل النفايات المعدنية.

يتم إطلاق الفولاذ الجاهز والخبث في المغرفة الفولاذية من خلال منفذ فولاذي ومزلقة عن طريق إمالة مساحة العمل (أو إذا كان الفرن مزودًا بمخرج سفلي بدلاً من مجرى ، فعندئذٍ من خلاله). تم تصميم نافذة العمل ، المغلقة بواسطة مخمد ، للتحكم في تقدم الذوبان (قياس درجة حرارة المعدن وأخذ عينات من التركيب الكيميائي للمعدن). أيضًا ، يمكن استخدام نافذة العمل لتزويد مواد تشكيل الخبث والسبائك (في الأفران الصغيرة). في الأفران الحديثة للخدمة الشاقة ، يتم توريد مواد تشكيل الخبث أثناء الصهر من خلال فتحة خاصة في السقف بواسطة ناقل تغذية. يتم إدخال المواد الكربونية الخاصة برغوة الخبث في الفرن إما في أجزاء من خلال السقف ، أو يتم حقنها عن طريق محارق الحقن بنفث من الهواء المضغوط. قبل وأثناء التنصت ، تتم إضافة عوامل صناعة السبائك وإزالة الأكسدة إلى المغرفة ، كما تتم إضافة مواد تشكيل الخبث عند قطع خبث الفرن.

أرز. 12.10. فرن الصلب القوسي DC

دفع استخدام الطاقة الكهربائية (التيار الكهربائي) ، والقدرة على إذابة الشحنة (الخردة المعدنية) لأي تركيبة تقريبًا ، والتحكم الدقيق في درجة حرارة المعدن وتكوينه الكيميائي ، الصناعة إلى استخدام الألواح الخشبية خلال الحرب العالمية الثانية من أجل إنتاج سبائك الصلب ، وسبك عالي الجودة ، ونتيجة لذلك ، أجزاء الأسلحة والذخيرة. اليوم ، تنتج أفران صهر الفولاذ القوسي درجات مختلفة من الفولاذ والحديد الزهر ، ويمكن أن تكون أيضًا مصدرًا للمواد الخام (منتجات نصف منتهية) لآلات الصب الأوتوماتيكي والمستمر.

تفريغ القوس في الإضاءة.

مصباح القوس هو مصطلح عام لفئة المصابيح التي يكون مصدر الضوء فيها عبارة عن قوس كهربائي. يحترق القوس بين قطبين من المعدن المقاوم للحرارة ، وعادة ما يكون التنغستن. عادة ما يتم ملء الفراغ حول الفجوة غاز خامل(زينون ، أرجون) ، أبخرة المعادن أو أملاحها (الزئبق ، الصوديوم ، إلخ). اعتمادًا على تكوين ودرجة حرارة وضغط الغاز الذي يحدث فيه التفريغ ، يمكن للمصباح إصدار ضوء من طيف مختلف. إذا كان هناك الكثير من الضوء فوق البنفسجي في طيف الإشعاع ، ولكن من الضروري الحصول على الضوء المرئي ، يتم استخدام الفوسفور.

الشكل 12.11. مصباح قوس زينون

في مصباح القوس ، يتأين الغاز الموجود بين الأقطاب الكهربائية تحت تأثير درجة الحرارة المرتفعة والمجال الكهربائي ، ونتيجة لذلك ينتقل إلى حالة البلازما. البلازما توصل الكهرباء بشكل جيد. ينبعث الضوء من إعادة تركيب الإلكترونات.

تعتمد مقاومة قناة التفريغ على درجة الحرارة: فكلما زادت ، زادت الموصلية. نتيجة لذلك ، غالبًا ما تكون المقاومة التفاضلية للمصباح في وضع التشغيل سالبة ، لذلك تتطلب المصابيح القوسية مصدرًا يتمتع بمقاومة داخلية عالية لتشغيلها ، وبالتالي فهي غير مناسبة للاتصال بالشبكات الكهربائية التقليدية. لتتناسب مع مقاومة المصباح والتيار الكهربائي ، يتم استخدام الصابورة. في أغلب الأحيان ، عندما يتم تشغيل المصباح عن طريق التيار المتردد ، فهو عبارة عن خنق له مفاعلة متوافقة مع معلمات المصباح.

من أجل اشتعال القوس ، يجب أن يحدث انهيار كهربائي للغاز. هذا يتطلب التسخين المسبق وشدة مجال كهربائي عالية. لهذا الغرض ، يتم استخدام مخططات مختلفة: يمكن أن تكون الدائرة قصيرة الدائرة لتجاوز المصباح (ونتيجة لذلك يتم تشكيل الدافع بسبب الحث الذاتي للخانق عند الفتح) ، أو يتم توفير الجهد العالي من منفصل المشعل النبضي ، يمكن استخدام أقطاب إشعال إضافية أو يمكن الاقتراب ميكانيكيًا من الأقطاب الكهربائية العاملة.

يتغير لون الضوء المنبعث ، وكذلك الخصائص الكهربائية للمصباح مع الوقت ودرجة الحرارة. يمكن أن تصل درجة حرارة القوس في المصباح إلى عدة آلاف من الدرجات المئوية ، المصباح الزجاجي - يصل إلى 500 درجة.

التفريغ المحترق.

التفريغ المتوهج هو أحد أنواع التفريغ الكهربائي المستقل الثابت في الغازات. تتشكل ، كقاعدة عامة ، عند ضغط غاز منخفض وتيار منخفض. مع زيادة التيار المار ، يتحول إلى تفريغ قوس.

على عكس التفريغ الكهربائي غير الثابت (النبضي) في الغازات ، تظل الخصائص الرئيسية لتفريغ الوهج مستقرة نسبيًا بمرور الوقت.

من الأمثلة النموذجية على تفريغ الوهج ، المألوف لدى معظم الناس ، وهج مصباح النيون.

سنقوم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بمصدر تيار مباشر بجهد يصل إلى عدة آلاف من الفولتات (الآلة الكهربائية مناسبة) وسنضخ الهواء تدريجياً خارج الأنبوب. عند الضغط الجوي ، يظل الغاز داخل الأنبوب مظلمًا ، نظرًا لأن الجهد المطبق الذي يبلغ عدة آلاف من الفولتات لا يكفي لاختراق فجوة غاز طويلة. ومع ذلك ، عندما ينخفض ​​ضغط الغاز بشكل كافٍ ، يومض تفريغ ضوئي في الأنبوب. له شكل سلك رفيع (قرمزي في الهواء ، ألوان أخرى في غازات أخرى) يربط كلا القطبين. في هذه الحالة ، يقوم عمود الغاز بتوصيل الكهرباء بشكل جيد.

مع مزيد من الضخ ، يتم تشويش السلك المضيء ويتمدد ، ويملأ الوهج الأنبوب بالكامل تقريبًا. عند ضغط غاز يبلغ بضعة أعشار من ملليمتر من الزئبق ، يملأ التفريغ حجم الأنبوب بالكامل تقريبًا. يتم تمييز الجزأين الرئيسيين التاليين من التفريغ: 1) الجزء غير المضيء المجاور للكاثود ، ويسمى فضاء الكاثود المظلم ؛ 2) عمود غاز مضيء يملأ باقي الأنبوب حتى الأنود نفسه. يسمى هذا الجزء من التفريغ بالعمود الموجب. بالضغط الصحيح ، يمكن أن ينقسم العمود الموجب إلى طبقات منفصلة تفصل بينها فجوات مظلمة ، تسمى الطبقات.

يُطلق على الشكل الموصوف من التفريغ اسم التفريغ المتوهج. يأتي كل الضوء تقريبًا من ركيزته الإيجابية. يعتمد لون التوهج على نوع الغاز. في التفريغ المتوهج ، يقوم الغاز بتوصيل الكهرباء بشكل جيد ، مما يعني أن التأين القوي يتم الحفاظ عليه في الغاز طوال الوقت. أسباب تأين الغاز في تفريغ الوهج هي انبعاث الإلكترون من الكاثود تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة أو المجال الكهربائي القوي ، والتأين اللاحق لجزيئات الغاز عن طريق تأثير الإلكترون بواسطة الإلكترونات الحرة التي تمزق من القطب السالب وتتجه نحو القطب الموجب ، كذلك كانبعاث إلكترون ثانوي من الكاثود الناجم عن قصف كاثود بأيونات غاز موجبة الشحنة.

في الوقت الحاضر ، تجد أنابيب التفريغ المتوهجة تطبيقًا عمليًا كمصدر للضوء - مصابيح تفريغ الغاز. لأغراض الإضاءة ، غالبًا ما تستخدم مصابيح الفلورسنت ، حيث يحدث التفريغ في بخار الزئبق ، ويتم امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الضارة بالرؤية بواسطة طبقة من مادة الفلورسنت - وهو فوسفور يغطي جدران المصباح من الداخل. يبدأ الفوسفور في التوهج بالضوء المرئي ، مما ينتج عنه ضوء قريب في خصائصه من ضوء النهار (مصابيح الفلورسنت). هذه المصابيح تقترب من الإضاءة "الطبيعية" (ولكن ليس الطيف الكامل ، مثل المصابيح المتوهجة). طيف الضوء المنبعث من مصابيح الفلورسنت منفصل - مكونات حمراء وخضراء وزرقاء بنسب معينة ، بالإضافة إلى قمم طيفية طفيفة للألوان الأخرى من شوائب الفوسفور. يتم توزيع طاقة الإضاءة على هذه النطاقات الضيقة من الطيف ، لذا فإن هذه المصابيح أكثر اقتصادية (3-4 مرات) من المصابيح المتوهجة (في الأخيرة ، ما يصل إلى 95٪ من الطاقة تشغلها منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف ، غير مرئي للعين البشرية).

تحل مصابيح الفلوريسنت في الحياة اليومية محل المصابيح المتوهجة ، وفي الإنتاج والمكاتب حلت محلها بالكامل تقريبًا. ومع ذلك ، فإن مصابيح الفلورسنت لا تخلو من العيوب. لذلك ، على سبيل المثال ، في الإنتاج ، يرتبط استخدام مصابيح الفلورسنت بتأثير اصطرابي ضار ، والذي يتمثل في حقيقة أن الوميض مصباح الفلورسنتمع تواتر جهد الإمداد يمكن أن يتزامن مع تواتر دوران آلية المعالجة ، بينما الآلية نفسها في ضوء مثل هذا المصباح لشخص ما ستبدو بلا حراك ، "مطفأة" ، مما قد يؤدي إلى الإصابة. لذلك ، يتم استخدام إضاءة إضافية لمنطقة التشغيل بمصباح متوهج بسيط ، خالٍ من مثل هذا العيب بسبب القصور الذاتي لإخراج الضوء من الفتيل المتوهج.

الشكل 12.12. توهج التفريغ في النيون

تستخدم مصابيح التفريغ أيضًا لأغراض الديكور. في هذه الحالات ، يتم إعطاؤهم الخطوط العريضة للأحرف والأشكال المختلفة وما إلى ذلك ، ومملوءة بغاز بلون توهج جميل (نيون ، يعطي توهجًا أحمر برتقاليًا ، أو أرجون مع توهج أخضر مزرق).

تطبيق حاسمتم الحصول على تفريغ الوهج في مصادر الضوء الكمومية التي تم إنشاؤها حديثًا نسبيًا - ليزر الغاز.

تفريغ شرارة.

تفريغ شرارة (شرارة كهربائية) هو شكل غير ثابت من التفريغ الكهربائي الذي يحدث في الغازات. يحدث مثل هذا التفريغ عادةً عند ضغوط ذات ترتيب جوي ويصاحبها تأثير صوتي مميز - "صدع" الشرارة. يمكن أن تصل درجة الحرارة في قناة تفريغ الشرارة الرئيسية إلى 10000 كلفن في الطبيعة ، وغالبًا ما يحدث تفريغ شرارة في شكل برق.

تفريغ الشرارة هو شعاع ساطع ، يختفي بسرعة أو يحل محل بعض الشرائط الخيطية ، المتفرعة للغاية في كثير من الأحيان - قنوات الشرارة. تمتلئ هذه القنوات بالبلازما ، والتي في التفريغ القوي للشرارة لا تشتمل فقط على أيونات الغاز الأولي ، ولكن أيضًا أيونات مادة القطب ، والتي تتبخر بشكل مكثف تحت تأثير التفريغ. يتم شرح آلية تكوين قنوات الشرارة (وبالتالي حدوث تفريغ شرارة) من خلال نظرية التدفق الكهربائي للانهيار الكهربائي للغازات. وفقًا لهذه النظرية ، من الانهيارات الجليدية الإلكترونية الناشئة في المجال الكهربائي لفجوة التفريغ ، عند شروط معينةتتشكل اللافتات - قنوات متفرعة رفيعة متوهجة بشكل خافت تحتوي على ذرات غاز مؤينة وتنقسم الإلكترونات الحرة عنها. من بينها ، يمكن للمرء أن يفرد ما يسمى ب. القائد - تفريغ ضعيف الإضاءة ، "يمهد" الطريق للتصريف الرئيسي. ينتقل من قطب كهربائي إلى آخر ، ويغطي فجوة التفريغ ويربط الأقطاب بقناة موصلة مستمرة. ثم ، في الاتجاه المعاكس على طول المسار الممهد ، يمر التفريغ الرئيسي ، مصحوبًا بزيادة حادة في قوة التيار وكمية الطاقة المنبعثة فيها. تتسع كل قناة بسرعة ، مما يؤدي إلى حدوث موجة صدمة عند حدودها. ينتج عن توليفة موجات الصدمة الناتجة عن توسيع قنوات الشرارة صوتًا يُنظر إليه على أنه "شرخ" من شرارة (في حالة البرق - الرعد).

الشكل 12.13. تفريغ شرارة

نوع خاص من تفريغ الشرارة هو تفريغ شرارة منزلق يحدث على طول السطح البيني بين غاز وعازل صلب يوضع بين الأقطاب الكهربائية ، بشرط أن تتجاوز شدة المجال قوة انهيار الهواء. مناطق تفريغ شرارة منزلقة ، حيث تسود شحنة علامة واحدة ، تحفز شحنات علامة مختلفة على سطح العازل الكهربائي ، ونتيجة لذلك تزحف قنوات الشرر على طول سطح العازل ، وتشكل ما يسمى بأشكال Lichtenberg . العمليات المشابهة لتلك التي تحدث أثناء تفريغ شرارة هي أيضًا سمة من سمات تفريغ الفرشاة ، وهي مرحلة انتقالية بين الهالة والشرارة.

وجد تفريغ الشرارة تطبيقات مختلفة في الهندسة. بمساعدتها ، تبدأ عمليات الانفجارات والاحتراق ، ويتم قياس الفولتية العالية ؛ يتم استخدامه في التحليل الطيفي ، في مفاتيح الدوائر الكهربائية ، لمعالجة المعادن عالية الدقة.

كورونا التفريغ.

تفريغ الاكليل شكل مميزتصريف غاز مستقل ينشأ في مجالات غير متجانسة بشكل حاد. السمة الرئيسية لهذا التفريغ هي أن عمليات التأين بواسطة الإلكترونات لا تحدث على طول الفجوة بأكملها ، ولكن فقط في جزء صغير منها بالقرب من القطب مع نصف قطر صغير من الانحناء (ما يسمى بإلكترود الإكليل). تتميز هذه المنطقة بشدات مجال أعلى بكثير مقارنة بالقيم المتوسطة للفجوة بأكملها.

يحدث عندما نسبيًا ضغوط عالية(بترتيب الغلاف الجوي) في مجال كهربائي غير متجانس بشدة. تتشكل الحقول المتشابهة عند أقطاب كهربائية ذات انحناء كبير جدًا للسطح (نقاط وأسلاك رفيعة). عندما تصل شدة المجال إلى القيمة الحدية للهواء (حوالي 30 كيلو فولت / سم) ، يظهر وهج حول القطب ، والذي يكون على شكل غلاف أو تاج (ومن هنا جاء الاسم).

على خطوط الكهرباء ، يكون حدوث تفريغ الهالة أمرًا غير مرغوب فيه ، لأنه يتسبب في خسائر كبيرة في الطاقة المرسلة. من أجل تقليل الانحناء النسبي للأقطاب الكهربائية ، يتم استخدام خطوط متعددة الأسلاك (3 أو 5 أو أكثر من الأسلاك مرتبة بطريقة معينة).

في ظل الظروف الطبيعية ، يمكن أن يحدث تفريغ الاكليل على قمم الأشجار والصواري - ما يسمى. حريق سانت إلمو.

حرائق St. Elmo أو حرائق St. Elmo (حرائق المهندس Saint Elmo ، ضوء Saint Elmo) - تفريغ على شكل عوارض أو شرابات مضيئة (أو تفريغ إكليلي) يحدث عند الحافة الحادة نهايات الأجسام الطويلة (الأبراج ، والصواري ، والأشجار التي تقف وحيدة ، والقمم الحادة للصخور ، وما إلى ذلك) عند شدة مجال كهربائي عالية في الغلاف الجوي. تتشكل في اللحظات التي تصل فيها شدة المجال الكهربائي في الغلاف الجوي بالقرب من الطرف إلى قيمة تصل إلى 500 فولت / م وأعلى ، والتي تحدث غالبًا أثناء عاصفة رعدية أو عند اقترابها ، وفي الشتاء أثناء العواصف الثلجية. بطبيعتها الفيزيائية ، فهي شكل خاص من أشكال التفريغ الهالي. سميت هذه الظاهرة على اسم القديس إلمو (إيراسموس) ، شفيع البحارة في الديانة الكاثوليكية.

بالنسبة للبحارة ، وعد ظهورهم بالأمل في النجاح ، وفي أوقات الخطر - للخلاص.

في الوقت الحاضر ، تم تطوير طرق تجعل من الممكن الحصول على مثل هذا التفريغ بشكل مصطنع.

أرز. 12.14 تفريغ كورونا على لفائف الجهد العالي

يستخدم تفريغ الاكليل لتنظيف الغازات من الغبار والملوثات ذات الصلة (المرشح الالكتروستاتيكي). يصبح الوعاء الممتلئ بالدخان فجأة شفافًا تمامًا إذا تم إدخال أقطاب معدنية حادة متصلة بآلة كهربائية ، وسيتم ترسيب جميع الجسيمات الصلبة والسائلة على الأقطاب الكهربائية. شرح التجربة كالتالي: بمجرد اشتعال الهالة ، يتأين الهواء داخل الأنبوب بقوة. تلتصق أيونات الغاز بجزيئات الغبار وتشحنها. نظرًا لأن مجالًا كهربائيًا قويًا يعمل داخل الأنبوب ، فإن جزيئات الغبار المشحونة تتحرك تحت تأثير المجال إلى الأقطاب الكهربائية ، حيث تستقر.

يستخدم تفريغ الاكليل أيضًا في عدادات الجسيمات الأولية. يتكون عداد الجسيمات الأولية Geiger-Muller من أسطوانة معدنية صغيرة مزودة بنافذة مغطاة برقائق معدنية وسلك معدني رفيع ممتد على طول محور الأسطوانة ومعزول عنها. العداد متصل بدائرة تحتوي على مصدر تيار ، جهدها يساوي عدة آلاف من الفولتات. يتم اختيار الجهد الضروري لظهور تفريغ الاكليل داخل العداد.

عندما يدخل إلكترون سريع الحركة إلى العداد ، فإن الأخير يؤين جزيئات الغاز داخل العداد ، مما يتسبب في انخفاض الجهد المطلوب لإشعال الهالة إلى حد ما. يحدث تفريغ في العداد ، ويظهر تيار ضعيف قصير المدى في الدائرة. لاكتشاف ذلك ، يتم إدخال مقاومة كبيرة جدًا (عدة ميغا أوم) في الدائرة ويتم توصيل مقياس كهربائي حساس بالتوازي معها. في كل مرة يصطدم فيها إلكترون سريع بداخل العداد ، تنحني صفائح المقياس الكهربي.

تتيح هذه العدادات إمكانية تسجيل ليس فقط الإلكترونات السريعة ، ولكن بشكل عام أي جسيمات مشحونة وسريعة الحركة قادرة على إنتاج التأين عن طريق الاصطدامات. يمكن للعدادات الحديثة أن تكتشف بسهولة حتى جسيمًا واحدًا يصطدم بها ، وبالتالي تجعل من الممكن التحقق بيقين كامل ووضوح كبير جدًا من أن الجسيمات الأولية المشحونة موجودة بالفعل في الطبيعة.

يُستخدم تفريغ كورونا في آلات التصوير (آلات التصوير) وطابعات الليزر لشحن الأسطوانة الحساسة للضوء ، ونقل المسحوق من الأسطوانة إلى الورق ، وإزالة الشحنة المتبقية من الأسطوانة.

يستخدم تفريغ الاكليل لتحديد الضغط داخل المصباح المتوهج. يعتمد حجم التفريغ على الطرف وضغط الغاز المحيط به. غيض من جميع المصابيح من نفس النوع هو خيوط. هذا يعني أن تفريغ الهالة سيعتمد فقط على الضغط. هذا يعني أنه يمكن الحكم على ضغط الغاز في المصباح من خلال حجم التفريغ الهالي.

اختبارات المحاضرة رقم 12.

اختبار 12.1. في ظل الظروف العادية ، الغازات ...

مغناطيسات حديدية

£ العوازل

البارامغناطيس £

أشباه الموصلات

اختبار 12.2. تحت تأثير العوامل الفيزيائية التي يمكن للغازات توصيل الكهرباء؟

التدفئة

التعرض للإشعاع

التبريد

£ وجود مجال مغناطيسي

£ وجود مجال كهربائي

£ وجود الموصلات مع التيار القريب

£ وجود دائرة موصلة مغلقة

اختبار 12.3. أنواع التصريف في الغازات:

جنيه استرليني مستقل ومعال

الثوابت والمتغيرات

الإيجابي والسلبي

جنيه استرليني مباشر وغير مباشر

اختبار 12.4. المجالات الرئيسية لتدفق ودعم التفريغ المتوهج هي المجالات التالية

استرليني أستون دارك سبيس

فيلم الكاثود £

£ الفضاء المظلم الكاثود

توهج مشتعل

فاراداي الفضاء المظلم جنيه استرليني

£ وظيفة إيجابية

اختبار 12.5. أنواع التفريغ:

حرق جنيه استرليني

قوس جنيه استرليني

بسرعة جنيه استرليني

شرارة جنيه استرليني

كسر جنيه استرليني

تاج جنيه استرليني

£ مخمد

متغير £

مفهوم البلازما. أشعة الكاثود والقناة. انبعاث حراري. المصابيح الإلكترونية وتطبيقاتها.

13.1. مفهوم البلازما. أشعة الكاثود والقناة

13.2. انبعاث حراري

13.3. المصابيح الإلكترونية وتطبيقاتها

مفهوم البلازما

مثل هذه الحالة ، التي تكون فيها المادة متأينة كليًا أو جزئيًا ، ولكن عدد الأيونات الموجبة والسالبة لكل وحدة حجم هو نفسه ، أي أن إجمالي الشحنة لكل وحدة حجم هو صفر ، تسمى البلازما.

شبه الحياد هو الخاصية الرئيسية للبلازما.

هناك عدة أنواع من البلازما.

1. بلازما ذات درجة حرارة منخفضة. يتميز بحقيقة أنه لا يوجد تأين كامل ، فإن طاقات الجزيئات المكونة له منخفضة نسبيًا.

2. بلازما متوسطة الحرارة . المادة في حالة تأين كاملة.

3. ارتفاع درجة حرارة البلازما. الأشياء التي تتكون منها النجوم. في ظل الظروف الأرضية ، يمكن الحصول على بلازما ذات درجة حرارة عالية في انفجار نووي حراري.

إلى جانب درجة الحرارة ، فإن الخصائص الرئيسية هي تركيز جزيئات البلازما n وعمر البلازما.

المشكلة الرئيسية في الحصول على البلازما هي زيادة عمرها. لهذا ، يتم استخدام الفخاخ المغناطيسية.

فرع الفيزياء الذي يتعامل مع دراسة البلازما في المجالات المغناطيسيةتسمى الديناميكا المائية المغناطيسية (MHD). هناك نوعان من المصائد المغناطيسية:

· ممتاز. لها شكل نجمة. مطور ومستخدم في الخارج (CERN).

· توكاماك. له شكل طارة. مطور ومستخدم في بلدنا (شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء).

إذا تم تخفيض الضغط في أنبوب تفريغ التوهج تدريجيًا (الشكل 12.2) ، ينتشر جزء الكاثود من التفريغ على جزء متزايد من مساحة القطب الكهربي ، وفي النهاية يمتد الفضاء المظلم الكاثود فوق الوعاء بأكمله تقريبًا. يتوقف توهج الغاز في هذه الحالة عن الظهور ، لكن جدران الأنبوب تبدأ في التوهج بتوهج أخضر. تصل معظم الإلكترونات التي خرجت من الكاثود وتسارعت من خلال انخفاض جهد الكاثود إلى جدران الأنبوب دون اصطدامها بجزيئات الغاز ، مما يؤدي إلى توهجها. لأسباب تاريخية ، يسمى تدفق الإلكترونات المنبعثة من الكاثود لأنبوب تفريغ الغاز عند ضغوط منخفضة جدًا أشعة الكاثود. يسمى التوهج الناجم عن قصف الإلكترونات السريعة التلألؤ الكاثودى.

إذا تم إنشاء قناة ضيقة في الكاثود لأنبوب تفريغ الغاز ، فإن بعض الأيونات الموجبة تخترق الفضاء خلف الكاثود وتشكل حزمة أيونية محدودة بشكل حاد ، تسمى قناة(أو إيجابي) أشعة. وبهذه الطريقة تم الحصول على حزم من الأيونات الموجبة لأول مرة.

تطبيقات البلازما

1. بلازما منخفضة الحرارة - تصريفات الغاز ، القوس الكهربائي. هناك مجال للتكنولوجيا الكيميائية - كيمياء البلازما ، والتي تستخدم إمكانية حدوث تفاعلات كيميائية معينة في طائرة بلازما منخفضة الحرارة ، ولا يمكن إجراء هذه التفاعلات في ظل ظروف أخرى. فيما يلي أمثلة على ردود الفعل هذه:

الانحلال الحراري الكيميائي للبلازما من الهيدروكربونات. يُحقن الميثان في نفاثة بلازما الهيدروجين ، والتي تتحلل ، تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، إلى إيثيلين وأسيتيلين وهيدروكربونات غير مشبعة أخرى. لإيقاف التفاعل ، يتم تغذية شعلة البلازما بالماء بشكل عرضي ، ونتيجة لذلك تنخفض درجة الحرارة بشكل حاد. هذه الطريقة تسمى التصلب. يعتبر خليط الإيثيلين والأسيتيلين (غاز التخليق) مادة أولية لإنتاج العديد من المواد المهمة.

الحصول على أكاسيد النيتروجين من الهواء. في طائرة البلازما ، يتحلل الأكسجين الهوائي والنيتروجين إلى حالة ذرية ، ثم يشكلان مركبات NO ، NO 2 ، والتي هي المادة الأولية لإنتاج حمض النيتريك.

2. هناك حاجة إلى بلازما عالية الحرارة لحل مشكلة عالمية: إنشاء اندماج نووي حراري محكوم لحل أزمة الطاقة.

3. الحركة الأيونية - لإنشاء محركات أيونية تُستخدم لضبط معلمات مدارات أقمار الأرض الاصطناعية.

4. MHD - مولد يسمح لك بإنشاء حركة منظمة للجسيمات المشحونة ، أي كونها مصدرا للتيار الكهربائي.

انبعاث حراري

يمكن أن ينشأ تيار كهربائي في الفراغ إذا تم إدخال جزيئات مشحونة فيه باستخدام الانبعاث (الانبعاث).

هناك عدة أنواع من الانبعاثات:

1. الانبعاث الإلكتروني التلقائي - سحب الإلكترونات من سطح مادة ما تحت تأثير مجال كهربائي.

2. الانبعاث الكهروضوئي (التأثير الكهروضوئي) - سحب الإلكترونات من السطح تحت تأثير الإشعاع.

3. انبعاث حراري - طرد الإلكترونات من السطح تحت تأثير الحرارة (عند تسخينها).

يُعطى وعاء زجاجي يُضخ منه الغاز

عند تسخينها ، يزداد متوسط ​​طاقة الإلكترونات ويصل إلى القيمة التي تترك عندها الإلكترونات سطح المعادن ، بينما تتشكل سحابة إلكترونية بالقرب من سطح المعادن.

يتم إنشاء التوازن بين الإلكترونات التي تغادر السطح المعدني والإلكترونات العائدة.

عندما يتم تطبيق الجهد (علاوة على ذلك ، فإن القطب ، الذي تتشكل سحابة الإلكترون بالقرب منه ، هو الكاثود) ، تحدث حركة موجهة للجسيمات من القطب السالب إلى القطب الموجب ، تسمى تيار الأنود. إذا قمت بتغيير أقطاب الأقطاب الكهربائية ، فلن يكون هناك تيار ، حيث سيتم جذب الإلكترونات الحرة مرة أخرى ، ولن تأتي الإلكترونات الجديدة.

يتم تحديد قيمة كثافة تيار التشبع بواسطة صيغة Deshman:

أين هو ثابت معين ، T هي درجة حرارة الكاثود ، А out هي وظيفة عمل إلكترون من المعدن ، k هو ثابت بولتزمان.

تجربة 13.1.انبعاث حراري.

موضوعي:

لدراسة تكوين انبعاث حراري.

معدات:

2. الكهربي

عملية العمل.

1. نطبق جهد 60 فولت على المصباح. السلك يسخن.

2. نقوم بشحن المقياس الكهربائي سلبًا وربطه بالغطاء. إمكاناتهم متساوية. تنخفض زاوية انحراف إبرة جهاز القياس الكهربي ، ولكنها لا تصل إلى الصفر.

3. نكرر التجربة ، ونشحن جهاز القياس الكهربي إيجابياً. عند توصيله بالغطاء ، يتم تحييد الشحنة تمامًا.

خاتمة:

يمكن تفسير نتيجة التجربة على النحو التالي. يقع الغطاء في المجال الكهربائي لسحابة من الإلكترونات الحرارية. بسبب الحث الكهروستاتيكي ، يحدث فصل الشحنة. سيكون هناك شحنة موجبة داخل الغطاء وشحنة سالبة من الخارج.

كورونا التفريغ- هذه ظاهرة مرتبطة بتأين الهواء في مجال كهربائي بكثافة عالية (توهج الغازات في مجال كهربائي غير متجانس عالي الكثافة).

غالبًا ما تتشكل المناطق ذات الكثافة العالية بسبب عدم تجانس المجال الكهربائي الذي يحدث:

1) عند اختيار المعلمات الخاطئة أثناء عملية التصميم ؛

2) نتيجة التلوث الناتج عن سير العمل.

3) نتيجة التلف الميكانيكي وتآكل المعدات.

تتشكل الحقول المتشابهة عند أقطاب كهربائية ذات انحناء كبير جدًا للسطح (نقاط وأسلاك رفيعة). عندما تصل شدة المجال إلى القيمة الحدية للهواء (حوالي 30 كيلو فولت / سم) ، يظهر وهج حول القطب ، والذي يكون على شكل غلاف أو تاج (ومن هنا جاء الاسم). يستخدم تفريغ كورونا لتنظيف الغازات من الغبار والملوثات الأخرى (المرسب الكهروستاتيكي) ، لتشخيص حالة الهياكل (يسمح لك باكتشاف الشقوق في المنتجات). على خطوط الكهرباء ، يكون حدوث تفريغ الهالة أمرًا غير مرغوب فيه ، لأنه يتسبب في خسائر كبيرة في الطاقة المرسلة. من أجل تقليل الانحناء النسبي للأقطاب الكهربائية ، يتم استخدام خطوط متعددة الأسلاك (3 أو 5 أسلاك أو أكثر بطريقة معينة).

أنواع التيجان وتحديدها

الهالة السلبية "الشبيهة باللهب". يحدث هذا النوع من الإكليل عادةً على موصل سالب الشحنة ، كما هو الحال أثناء نصف الموجة السالبة لجهد التيار الكهربائي. هذا النوع من التاج يشبه اللهب ، يتغير شكله واتجاهه وحجمه باستمرار. هذه الهالة حساسة للغاية للتغيرات في المعايير البيئية. يؤدي حدوثه أيضًا إلى ظهور إشارة صوتية تقريبًا ضعف التردد الصناعي (على سبيل المثال ، 100 هرتز) أو مضاعفاتها.

أعطال

عادة ما تتشكل الأعطال بين لوحين معدنيين معزولين ولكن متقاربين. يؤدي تيار التسرب على طول الدعم إلى إحداث مستويات معينة من الجهد بين الألواح وبالتالي تفريغ بينهما. عادة ما يكون من الصعب توطين هذه التفريغات ، حيث لا يوجد اتصال مباشر بخط الجهد العالي. في كاميرا CoroCAM ، ستظهر فجوات الشرارة هذه كأجسام صغيرة ودائمة ومشرقة جدًا. الصوت الناتج عن هذه التصريفات له نغمة أعلى من الهالة السالبة ويبدو أنه غير مرتبط بتردد الطاقة. عادةً ما تتسبب فجوات الشرارة في حدوث تداخل كبير في الراديو والتلفزيون (مثل ارتفاع RI - تداخل الراديو).

الوهج الإيجابي الهالة

يتشكل تفريغ هالة التوهج الموجب على موصل موجب الشحنة (على سبيل المثال ، أثناء موجة نصف موجبة لجهد التيار الكهربائي). توجد عادة في الأماكن ذات الزوايا الحادة. هذا النوع من التاج صغير الحجم ويبدو وكأنه توهج حول مكان معين. هذا مصدر هالة ضعيف نسبيًا وينتج إشارة صوتية صغيرة جدًا.

ما مدى خطورة الإكليل / التفريغ من حيث جهد التداخل اللاسلكي (RIV)؟

تصريحات او ملاحظات عامه:

تتسبب جميع فجوات الشرارة في حدوث تداخل لاسلكي خطير.

إذا كانت الهالة مرئية تمامًا بالعين المجردة (في الليل) ، فسوف تتسبب في حدوث تداخل لاسلكي خطير. (استخدم كاميرا CoroCAM لتحديد موقع جميع مصادر الهالة بسرعة ثم حاول رؤيتها بالعين المجردة.)

لا يتسبب التوهج الإيجابي في حدوث تداخل لاسلكي خطير.

تطبيق تفريغ الاكليل

التنظيف الكهربائي للغازات (المرسبات الكهروستاتيكية).

يصبح الوعاء الممتلئ بالدخان فجأة شفافًا تمامًا إذا تم إدخال أقطاب معدنية حادة متصلة بآلة كهربائية ، وسيتم ترسيب جميع الجسيمات الصلبة والسائلة على الأقطاب الكهربائية. شرح التجربة كالتالي: بمجرد اشتعال الهالة ، يتأين الهواء داخل الأنبوب بقوة. تلتصق أيونات الغاز بجزيئات الغبار وتشحنها. نظرًا لأن مجالًا كهربائيًا قويًا يعمل داخل الأنبوب ، فإن جزيئات الغبار المشحونة تتحرك تحت تأثير المجال إلى الأقطاب الكهربائية ، حيث تستقر.

عدادات الجسيمات الأولية.

يتكون عداد الجسيمات الأولية Geiger-Muller من أسطوانة معدنية صغيرة مزودة بنافذة مغطاة برقائق معدنية وسلك معدني رفيع ممتد على طول محور الأسطوانة ومعزول عنها. العداد متصل بدائرة تحتوي على مصدر تيار ، جهدها يساوي عدة آلاف من الفولتات. يتم اختيار الجهد الضروري لظهور تفريغ الاكليل داخل العداد.

عندما يدخل إلكترون سريع الحركة إلى العداد ، فإن الأخير يؤين جزيئات الغاز داخل العداد ، مما يتسبب في انخفاض الجهد المطلوب لإشعال الهالة إلى حد ما. يحدث تفريغ في العداد ، ويظهر تيار ضعيف قصير المدى في الدائرة. لاكتشاف ذلك ، يتم إدخال مقاومة كبيرة جدًا (عدة ميغا أوم) في الدائرة ويتم توصيل مقياس كهربائي حساس بالتوازي معها. في كل مرة يصطدم فيها إلكترون سريع بداخل العداد ، تنحني صفائح المقياس الكهربي.

تتيح هذه العدادات إمكانية تسجيل ليس فقط الإلكترونات السريعة ، ولكن بشكل عام أي جسيمات مشحونة وسريعة الحركة قادرة على إنتاج التأين عن طريق الاصطدامات. يمكن للعدادات الحديثة أن تكتشف بسهولة حتى جسيمًا واحدًا يصطدم بها ، وبالتالي تجعل من الممكن التحقق بيقين كامل ووضوح كبير جدًا من أن الجسيمات الأولية المشحونة موجودة بالفعل في الطبيعة.

مانعة الصواعق

تشير التقديرات إلى أن حوالي 1800 عاصفة رعدية تحدث في وقت واحد في الغلاف الجوي للكرة الأرضية بأكملها ، مما يعطي متوسط ​​حوالي 100 برق في الثانية. وعلى الرغم من أن احتمالية تعرض أي شخص للضرب من قبل الصاعقة ضئيلة للغاية ، إلا أن البرق يسبب الكثير من الضرر. ويكفي أن نشير إلى أن ما يقرب من نصف الحوادث في خطوط الكهرباء الكبيرة في الوقت الحاضر سببها البرق. لذلك ، الحماية من الصواعق مهمة مهمة.

لم يشرح لومونوسوف وفرانكلين الطبيعة الكهربائية للصواعق فحسب ، بل وضعا أيضًا على كيفية بناء مانعة للصواعق تحمي من الصواعق. مانعة الصواعق عبارة عن سلك طويل ، يتم شحذ الطرف العلوي منه وتقويته فوق أعلى نقطة في المبنى المحمي. يتم توصيل الطرف السفلي من السلك بصفائح معدنية ، ويتم دفن الصفيحة في الأرض عند مستوى مياه التربة. أثناء عاصفة رعدية ، تظهر شحنات مستحثة كبيرة على الأرض ويظهر مجال كهربائي كبير بالقرب من سطح الأرض. شدته عالية جدًا بالقرب من الموصلات الحادة ، وبالتالي يتم اشتعال تفريغ الهالة في نهاية مانع الصواعق. نتيجة لذلك ، لا يمكن أن تتراكم الشحنات المستحثة على المبنى ولا يحدث البرق. في تلك الحالات التي لا يزال يحدث فيها البرق (وهذه الحالات نادرة جدًا) ، فإنه يصطدم بقضيب الصواعق وتنتقل الشحنات إلى الأرض دون الإضرار بالمبنى.

في بعض الحالات ، يكون تفريغ الهالة من مانع الصواعق قويًا جدًا بحيث يظهر توهج مرئي بوضوح عند الطرف. يظهر هذا التوهج أحيانًا بالقرب من الأجسام المدببة الأخرى ، على سبيل المثال ، في نهايات صواري السفن ، رؤوس الأشجار الحادة ، إلخ. لوحظت هذه الظاهرة منذ عدة قرون وتسببت في الرعب الخرافي للملاحين الذين لم يفهموا جوهرها الحقيقي.

تحت تأثير تفريغ الاكليل

المرسبات الكهروستاتيكية هي أكثر أجهزة تنظيف الغاز كفاءة ، لأن. تكاليف التشغيل لصيانتها ، بالمقارنة مع غيرهم من مجمعات الغبار والرماد ، أقل بكثير. في الوقت نفسه ، تلبي المرسبات الكهروستاتيكية بشكل كامل متطلبات جهاز تجميع الغبار المطلق.

يتضمن التركيب لتنظيف الغاز الكهربائي مرسبًا إلكتروستاتيكيًا ووحدة طاقة. يدخل الغاز المراد تنقيته إلى المرسب الإلكتروستاتيكي ، حيث يتم تزويد أقطابه بجهد عالي ، ويحدث تفريغ إكليلي بين الأقطاب الكهربية ، ونتيجة لذلك يتم ملء فراغ القطب الكهربي بأيونات الغاز سالبة الشحنة ، والتي ، تحت تأثير للحقل الكهربائي ، الانتقال من أقطاب الإكليل إلى أقطاب الترسيب.

تنقسم أقطاب التجميع إلى لوح ، أنبوبي ، على شكل صندوق ، قضيب ، جيب ، مخدد ، على شكل C ، على شكل خزامى ، إلخ.

وفقًا لطريقة إزالة الغبار ، يتم تقسيم المرسبات الكهروستاتيكية إلى رطبة وجافة. في المرسبات الكهروستاتيكية الجافة ، يتم اهتزاز الأقطاب الكهربائية بواسطة مطرقة الصدمة ، ونبض الصدمة ، وطرق الاهتزاز ، وما إلى ذلك. في المرسبات الكهروستاتيكية الرطبة ، يتم إجراء الغسيل الدوري أو المستمر للأقطاب الكهربائية. في اتجاه حركة الغاز المنقى ، تنقسم المرسبات الكهروستاتيكية إلى عمودي وأفقي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المرسبات الكهروستاتيكية هي منطقة واحدة ، يتم فيها شحن الجسيمات وترسبها في منطقة واحدة ، ومنطقتين ، حيث يتم الشحن والترسيب في مناطق مختلفة: المؤين والمرسب.

المرسب الكهروستاتيكي الأنبوبي Sturtevant

وفقًا لمبدأ إنشاء تفريغ إكليلي ، تأتي المرسبات الكهروستاتيكية بنقاط ثابتة لتفريغ الهالة وتفريغ غير ثابت من الإكليل.

وفقًا لنوع أنظمة الإلكترودات ، يمكن تقسيم المرسبات الكهروستاتيكية إلى مجموعتين رئيسيتين: مع أقطاب هالة الإطار وأقطاب هالة معلقة بحرية. يتم اهتزاز أقطاب الترسيب والإكليل بمساعدة التأثير ، اهتزاز مطرقة الصدمة ، نظام نبض الصدمة ، آليات الاهتزاز ، الغسيل الدوري والمستمر.

تم تناول فيزياء التفريغ الإكليلي بالتفصيل في كتاب N. تم وضع أساس النظرية الأولى - نظرية الانهيارات الجليدية - من قبل تاونسند في عام 1900. وبعد ثلاثين عامًا ، تم تطويرها بشكل أكبر في أعمال روجوفسكي ، وكما كتب ن. ظاهرة تفريغ الاكليل ". النظرية الثانية - نظرية بلازما تفريغ الغاز - تم تطويرها منذ عام 1924 من قبل Lengryum ومدرسته ، ولكن ، وفقًا لـ N. النظرية الثالثة - نظرية البلازما متساوي الحرارة - تم تطويرها في سنوات ما قبل الحرب من قبل Elenbas والفيزيائيين الهولنديين الآخرين.

المرسب الكهروستاتيكي RION-S

النظرية الرابعة ، نظرية ستريمير ، ظهرت في عمل لوب واستلهمت من "محاولات عديدة لشرح الظواهر التي لوحظت في المراحل الأولى من البرق والشرر بشكل عام."

في نفس العام 1947 ، نُشر كتاب آخر لـ N.

يحدث تفريغ الهالة عند ضغوط عالية نسبيًا في جميع الحالات حيث يكون الحقل في فجوة التفريغ غير متساوٍ للغاية بسبب نصف قطر انحناء سطح أحد القطبين أو كليهما. في التفريغ الهالي ، يحدث انهيار غير كامل لفجوة تصريف الغاز ، والتي تنتهي بانهيار شرارة لاحق.

ملخصات مماثلة:

مقال عن الفيزياء حول موضوع: "التيار الكهربائي في الغازات". التيار الكهربائي في الغازات. التفريغ الكهربائي في الغازات. جميع الغازات في حالتها الطبيعية لا توصل الكهرباء. يمكن ملاحظة ذلك من التجربة التالية:

يعد عداد جيجر أحد أهم أجهزة العد الآلي للجسيمات الأولية ، استنادًا إلى مبدأ التأين الصدمي. تكثف بخار مفرط التشبع لتكوين قطرات ماء في غرفة سحابية. طريقة المستحلبات الفوتوغرافية ذات الطبقة السميكة.

الخصائص الفيزيائيةوعملية تكوين البرق. مراحل تطور البرق الأرضي وداخل السحابة. تفاعل البرق مع سطح الأرض والأشياء الموجودة عليه. عواقب الصواعق. حقائق مثيرة للاهتمامعن البرق.

تفريغ الهالة ، الإكليل الكهربائي ، نوع من التفريغ المتوهج ؛ يحدث مع عدم تجانس واضح للحقل الكهربائي بالقرب من أحد القطبين أو كليهما. تتشكل الحقول المماثلة عند الأقطاب الكهربية بانحناء كبير جدًا للسطح.

مبدأ التشغيل والغرض من عداد جيجر مولر ، وفك تشفير مخطط دائرته والوظائف المؤداة. طرق التحقق من العداد ومتطلبات الجودة. أنواع العدادات وإجراءات الإنتاج الذاتي في المنزل.

هناك شكل آخر من أشكال التفريغ الذاتي في الغازات ، وهو ما يسمى بتفريغ الوهج. للحصول على هذا النوع من التفريغ ، من الملائم استخدام أنبوب زجاجي يبلغ طوله حوالي نصف متر ، يحتوي على اثنين قطب كهربائي(رسم بياني 1).

حساب الإلكترونات في انهيار جليدي يتطور في الهواء في ظل ظروف جوية مختلفة. مفهوم التاج كنوع من التفريغ. بناء منحنيات توزيع الجهد النسبي للمحول. العدد السنوي لانقطاعات البرق في إقليم مولدوفا.

الموصلية المستقلة وغير ذاتية الاستدامة للغازات. الغازات في حالتها الطبيعية لا توصل الكهرباء ، أي هي عوازل. يمكن التحقق من ذلك بسهولة باستخدام تيار بسيط ، إذا تم مقاطعة الدائرة بفجوة هوائية.

OLNYA. البرق له أهمية كبيرة ليس فقط كظاهرة غريبة للطبيعة. يجعل من الممكن المراقبة التفريغ الكهربائيفي البيئة الغازيةبجهد يبلغ عدة مئات من الملايين من الفولتات ومسافة بين الأقطاب عدة كيلومترات.

مفهوم والغرض من ليزر ثاني أكسيد الكربون ، له تحديدوالمكونات ومبدأ التشغيل والوظائف المؤداة. إجراء حساب المؤشرات الرئيسية لليزر ثاني أكسيد الكربون. طرق تنظيم تصريف تيار مباشر غير مستدام ذاتيًا ، وحساب كفاءته.

اعتمادًا على ضغط الغاز والجهد المطبق على الأقطاب الكهربائية وشكل وطبيعة موقع الأقطاب الكهربائية ، يتم تمييز الأنواع التالية من التفريغ المستقل: التوهج والإكليل والقوس والشرارة.

تفريغ الحماسلوحظ عند ضغوط غاز منخفضة (حوالي 0.1 ملم زئبق). إذا تم تطبيق جهد ثابت يبلغ عدة مئات من الفولتات على الأقطاب الكهربائية الملحومة في أنبوب زجاجي ثم يتم ضخ الهواء تدريجياً خارج الأنبوب ، تُلاحظ الظاهرة التالية: عندما ينخفض ​​ضغط الغاز ، يظهر تفريغ في مرحلة ما في الأنبوب ، الذي يشبه الحبل المضيء الذي يربط بين أنابيب الأنود والكاثود (الشكل 1). مع انخفاض إضافي في الضغط ، يتمدد هذا الفتيل ويملأ المقطع العرضي للأنبوب بأكمله ، ويضعف التوهج بالقرب من الكاثود. بالقرب من الكاثود ، يتم تشكيل أول فضاء مظلم 1 ، حيث تكون الطبقة المتوهجة الأيونية 2 (توهج الوهج) مجاورة ، والتي لها حدود حادة على جانب الكاثود وتختفي تدريجياً على جانب الأنود. خلف الوهج المشتعل ، توجد فجوة مظلمة 3 ، تسمى فاراداي أو الفضاء المظلم الثاني. خلفه توجد منطقة مضيئة 4 تمتد إلى الأنود ، أو عمود موجب.

له أهمية خاصة في تفريغ التوهج جزئين فقط - الفضاء المظلم الكاثود والتوهج ، حيث تحدث العمليات الرئيسية التي تحافظ على التفريغ. يتم إنتاج الإلكترونات التي تؤين الغاز عن طريق الانبعاث الضوئي من الكاثود وتصادم الأيونات الموجبة مع كاثود الأنبوب.

في الوقت الحاضر ، يستخدم التفريغ المتوهج على نطاق واسع كمصدر للضوء في أنابيب الغاز المختلفة.في مصادر ضوء النهار ، يحدث التفريغ عادة في بخار الزئبق. تستخدم أنابيب الغاز أيضًا لأغراض الدعاية والزخرفة.

يستخدم تفريغ التوهج في رش المعادن بالكاثود ، حيث أن مادة الكاثود في تفريغ التوهج تنتقل تدريجياً إلى الحالة الغازية وتستقر في شكل غبار معدني على جدران الأنبوب. من خلال وضع أشياء مختلفة في تفريغ متوهج ، فإنها تغطيتها بطبقات معدنية متينة وموحدة. تستخدم هذه الطريقة في صناعة المرايا المعدنية عالية الجودة.

تفريغ شرارة، غالبًا ما يُلاحظ في الطبيعة ، هو البرق. البرق هو تفريغ بين غيوم مشحونة أو بين سحابة والأرض. ناقلات الشحن في السحب عبارة عن قطرات ماء مشحونة أو رقاقات ثلجية.

في ظل ظروف المختبر ، يمكن الحصول على تفريغ شرارة عن طريق زيادة الجهد تدريجيًا بين قطبين موجودين في الهواء الجوي والحصول على شكل بحيث يختلف المجال الكهربائي بينهما قليلاً عن القطب المنتظم. عند جهد معين ، تحدث شرارة كهربائية. في هذه الحالة ، يخترق تفريغ الشرارة فجوة التفريغ بسرعة كبيرة ويخرج ويظهر مرة أخرى. تربط قناة شرارة منحنية متوهجة كلا القطبين ولها تفرع معقد (الشكل 2). الوهج في الشرارة هو نتيجة عمليات التأين المكثفة. تنتج التأثيرات الصوتية المصاحبة للشرارة عن زيادة الضغط (حتى مئات الأجواء) بسبب تسخين الغاز (حتى 10 5 درجات مئوية) في الأماكن التي يمر فيها التفريغ. تحدث الشرارة عندما تصل شدة المجال الكهربائي في الغاز إلى قيمة معينة ، والتي تعتمد على نوع الغاز وحالته.

إذا ترك الجهد ثابتًا ، قلل المسافة بين الأقطاب ، فإن شدة المجال في فجوة الغاز ستزداد. عند قيمة معينة ، سيحدث تفريغ شرارة. كلما زاد الجهد المطبق ، زادت المسافة بين الأقطاب التي يحدث عندها تفريغ شرارة. يعتمد مبدأ تشغيل مقياس الفولتميتر الشراري - وهو جهاز لقياس الفولتية العالية جدًا - على هذه الظاهرة تحديدًا.

تفريغ القوسيمكن ملاحظتها في ظل الظروف التالية: إذا انخفضت مقاومة الدائرة تدريجياً بعد اشتعال شرارة التفريغ ، فإن التيار في الشرارة سيزداد. عندما تصبح مقاومة الدائرة صغيرة بما يكفي ، سيحدث شكل جديد من تصريف الغاز ، يسمى القوس. في هذه الحالة ، تزداد قوة التيار بشكل حاد ، لتصل إلى عشرات ومئات الأمبيرات ، وينخفض ​​الجهد عبر فجوة التفريغ إلى عدة عشرات من الفولتات. هذا يدل على ظهور عمليات جديدة في التفريغ ، مما يعطي الغاز موصلية كهربائية عالية جدًا.

في الوقت الحاضر ، غالبًا ما يتم الحصول على قوس كهربائي محترق عند الضغط الجوي بين أقطاب كربون خاصة. النقطة الأكثر سخونة في القوس هي الانخفاض الذي يتشكل على القطب الموجب ويسمى حفرة القوس. تبلغ درجة حرارته عند الضغط الجوي حوالي 4000 درجة مئوية.

يعتبر القوس الكهربائي مصدرًا قويًا للضوء ويستخدم على نطاق واسع في الإسقاط والأضواء الكاشفة وتركيبات الإضاءة الأخرى. نظرًا لارتفاع درجة الحرارة ، يتم استخدام القوس على نطاق واسع في اللحام وقطع المعادن. تُستخدم درجة الحرارة المرتفعة للقوس أيضًا في بناء أفران القوس الكهربائي ، والتي تلعب دورًا مهمًا في علم التعدين الكهربائي الحديث.

كورونا التفريغلوحظ عند ضغوط غاز عالية نسبيًا (على سبيل المثال ، عند الضغط الجوي) في مجال كهربائي غير متجانس بشكل حاد. للحصول على عدم تجانس كبير في المجال ، يجب أن تحتوي الأقطاب الكهربائية على أسطح مختلفة بشكل حاد ، أي قطب كهربائي - سطح كبير جدًا ، والآخر - صغير جدًا. لذلك ، على سبيل المثال ، يمكن الحصول على التفريغ الهالي بسهولة عن طريق وضع سلك رفيع داخل أسطوانة معدنية ، نصف قطرها أكبر بكثير من نصف قطر السلك.

إن شدة المجال بالقرب من السلك لها أهمية قصوى. عندما تصل شدة المجال إلى 3 MV / m ، يتم إشعال تفريغ بين السلك والأسطوانة ، ويظهر تيار في الدائرة. في الوقت نفسه ، لوحظ توهج بالقرب من السلك ، والذي يكون على شكل غلاف أو تاج يحيط بالسلك ، والذي نشأ منه اسم التفريغ.

يحدث تفريغ الاكليل عند جهد سلبي على السلك (هالة سالبة) وفي حالة موجبة (هالة موجبة) ، وكذلك عند جهد متناوب بين السلك والأسطوانة.

يستخدم تفريغ كورونا في التكنولوجيا لبناء المرسبات الكهروستاتيكية المعدة للتنظيف الغازات الصناعيةمن الشوائب الصلبة والسائلة.

في الطبيعة ، يحدث تفريغ الهالة أحيانًا تحت تأثير مجال كهربائي جوي على أغصان الأشجار ، قمم الصواري (ما يسمى بحرائق سانت إلمو). يمكن أن يحدث تفريغ كورونا على الأسلاك الرقيقة الحية. يفسر حدوث تفريغ الهالة عند أطراف الموصلات عمل مانع الصواعق الذي يحمي المباني وخطوط النقل من الصواعق.

التفريغ الكهربائي- ترتبط عملية تدفق التيار الكهربائي بزيادة معنوية في التوصيل الكهربائي للوسيط بالنسبة لحالته الطبيعية.
يتم توفير الزيادة في التوصيل الكهربائي من خلال وجود ناقلات شحن مجانية إضافية. التفريغ الكهربائي غير مستدام ذاتيًا ، ويتدفق بسبب مصدر خارجي لناقلات الشحن المجاني ، ومستقل ، ويستمر في الاحتراق حتى بعد إيقاف تشغيل المصدر الخارجي لناقلات الشحن المجاني.
هناك الأنواع التالية من التفريغ الكهربائي: شرارة ، وهالة ، وقوس (قوس كهربائي) ، وتوهج.

دعنا نعلق الأقطاب الكروية على بنك المكثف ونبدأ في شحن المكثفات بمساعدة آلة كهربائية. عندما يتم شحن المكثفات ، سيزداد فرق الجهد بين الأقطاب الكهربائية ، وبالتالي ستزداد شدة المجال في الغاز. طالما أن شدة المجال منخفضة ، فلا يمكن رؤية أي تغييرات في الغاز. ومع ذلك ، مع قوة مجال كافية (حوالي 30000 فولت / سم) ، تظهر شرارة كهربائية بين الأقطاب الكهربائية ، والتي لها شكل قناة ملتوية متوهجة لامعة تربط كلا القطبين. يتم تسخين الغاز القريب من الشرارة إلى درجة حرارة عالية ويتمدد فجأة مما يسبب موجات صوتية ونسمع صوت طقطقة مميزة. تمت إضافة المكثفات في هذا الإعداد لجعل الشرارة أكثر قوة وبالتالي أكثر فاعلية.
يسمى الشكل الموصوف لتصريف الغاز تفريغ شرارة، أو شرارة انهيار الغاز. عندما يحدث تفريغ شرارة ، يفقد الغاز فجأة خصائصه العازلة ويصبح موصلًا جيدًا. شدة المجال الذي يحدث عنده انفجار شرارة للغاز لها قيمة مختلفة للغازات المختلفة وتعتمد على حالتها (الضغط ، درجة الحرارة). عند جهد معين بين الأقطاب الكهربائية ، تكون شدة المجال أصغر ، وكلما كانت الأقطاب الكهربائية بعيدة عن بعضها البعض. لذلك ، كلما زادت المسافة بين الأقطاب الكهربائية ، كلما زاد الجهد الكهربي بينهما لظهور شرارة انهيار الغاز. هذا الجهد يسمى جهد الانهيار.
يتم شرح حدوث الانهيار على النحو التالي. هناك دائمًا كمية معينة من الأيونات والإلكترونات في الغاز تنشأ من أسباب عشوائية. ومع ذلك ، عادة ما يكون عددهم صغيرًا جدًا بحيث لا يقوم الغاز عمليًا بتوصيل الكهرباء. عند قيم صغيرة نسبيًا لشدة المجال ، والتي نواجهها في الدراسة غير ذاتية الاستدامة موصلية الغازات، تصادمات الأيونات التي تتحرك في مجال كهربائي مع جزيئات الغاز المحايدة تحدث بنفس طريقة تصادم الكرات المرنة. مع كل تصادم ، ينقل الجسيم المتحرك جزءًا من طاقته الحركية إلى الجسيم الساكن ، ويتطاير كلا الجسيمين بعيدًا بعد الاصطدام ، لكن لا تحدث تغييرات داخلية فيهما. ومع ذلك ، مع قوة المجال الكافية ، يمكن أن تصبح الطاقة الحركية المتراكمة بواسطة الأيونات بين تصادمين كافية لتأين الجزيء المحايد عند الاصطدام. نتيجة لذلك ، يتم تكوين إلكترون سالب جديد وبقايا موجبة الشحنة ، أيون. تسمى عملية التأين هذه بالتأين التصادمي ، والعمل الذي يجب أن يتم إنفاقه لإنتاج انفصال الإلكترون من الذرة يسمى عمل التأين. تعتمد قيمة عمل التأين على بنية الذرة وبالتالي تختلف باختلاف الغازات.
تزيد الإلكترونات والأيونات المتكونة تحت تأثير التأين التصادمي من عدد الشحنات في الغاز ، وبالتالي يتم تشغيلها تحت تأثير مجال كهربائي ويمكن أن تنتج تأينًا تصادميًا للذرات الجديدة. وبالتالي ، فإن هذه العملية "تعزز نفسها" ، وسرعان ما يصل التأين في الغاز إلى قيمة كبيرة جدًا. جميع الظواهر مماثلة تمامًا للانهيار الجليدي في الجبال ، حيث يكفي أصل كتلة صغيرة من الثلج. لذلك ، كانت العملية الموصوفة تسمى الانهيار الأيوني. تشكيل الانهيار الأيوني هو عملية انهيار شرارة ، والجهد الأدنى الذي يحدث عنده الانهيار الأيوني هو جهد الانهيار. نرى أنه في حالة الانهيار الشراري ، فإن سبب تأين الغاز هو تدمير الذرات والجزيئات في تصادمها مع الأيونات.
أحد الممثلين الطبيعيين لتفريغ الشرارة هو البرق - جميل وغير آمن.

لا يؤدي حدوث الانهيار الأيوني دائمًا إلى شرارة ، ولكن يمكن أن يتسبب أيضًا في نوع مختلف من التفريغ - تفريغ الهالة.
دعونا نمتد على دعامتين عازلة عالية لسلك معدني AB بقطر بضعة أعشار من المليمتر ونوصله بالقطب السالب لمولد يعطي جهدًا يصل إلى عدة آلاف من الفولتات ، على سبيل المثال ، لآلة كهربائية جيدة. سنأخذ القطب الثاني للمولد إلى الأرض. سوف نحصل على نوع من المكثف ، لوحاته عبارة عن سلكنا وجدران الغرفة ، والتي ، بالطبع ، تتواصل مع الأرض. المجال في هذا المكثف غير منتظم للغاية ، وشدته عالية جدًا بالقرب من سلك رفيع. من خلال زيادة الجهد تدريجياً ومراقبة السلك في الظلام ، يمكن للمرء أن يلاحظ أنه عند جهد معروف ، يظهر توهج ضعيف ("تاج") بالقرب من السلك ، ويغطي السلك من جميع الجوانب ؛ يرافقه صوت هسهسة وطقطقة طفيفة. إذا تم توصيل جلفانومتر حساس بين السلك والمصدر ، فعند ظهور الوهج ، يُظهر الجلفانومتر تيارًا ملحوظًا ينتقل من المولد على طول الأسلاك إلى السلك ومنه عبر هواء الغرفة إلى الجدران المتصلة إلى القطب الآخر للمولد. يتم نقل التيار في الهواء بين السلك AB والجدران بواسطة الأيونات المتكونة في الهواء بسبب تأثير التأين. وبالتالي ، فإن توهج الهواء وظهور تيار يشير إلى تأين قوي للهواء تحت تأثير مجال كهربائي.
كورونا التفريغيمكن أن يحدث ليس فقط عند السلك ، ولكن أيضًا عند الحافة وبشكل عام في جميع الأقطاب الكهربائية ، والتي يتشكل بالقرب منها مجال غير متجانس قوي جدًا.

تطبيق تفريغ الاكليل.
1) تنظيف الغاز الكهربائي (الفلاتر الكهربائية). يصبح الوعاء الممتلئ بالدخان فجأة شفافًا تمامًا عند إدخال أقطاب معدنية حادة فيه ، متصلة بآلة كهربائية. يوجد داخل الأنبوب الزجاجي قطبان: أسطوانة معدنية وسلك معدني رفيع يتدلى على محوره. الأقطاب متصلة بآلة كهربائية. إذا تم نفخ تيار من الدخان (أو الغبار) عبر الأنبوب وتم تشغيل الجهاز ، فبمجرد أن يكون الجهد الكهربي كافياً لتكوين هالة ، سيصبح تيار الهواء الخارج نظيفًا وشفافًا تمامًا ، ويكون كل شيء صلبًا وشفافًا. سوف تترسب الجزيئات السائلة الموجودة في الغاز على الأقطاب الكهربائية. شرح التجربة على النحو التالي. بمجرد اشتعال الهالة بالقرب من السلك ، يتأين الهواء داخل الأنبوب بقوة. تصطدم أيونات الغاز بجزيئات الغبار "تلتصق" بالأخيرة وتشحنها. نظرًا لأن مجالًا كهربائيًا قويًا يعمل داخل الأنبوب ، فإن الجسيمات المشحونة تتحرك تحت تأثير المجال إلى الأقطاب الكهربائية ، حيث تستقر. تجد الظاهرة الموصوفة نفسها في الوقت الحاضر تطبيقًا تقنيًا لتنقية الغازات الصناعية بكميات كبيرة من الشوائب الصلبة والسائلة.
2) عدادات الجسيمات الأولية. يعتمد تفريغ كورونا على تشغيل الأجهزة الفيزيائية المهمة للغاية: ما يسمى عدادات الجسيمات الأولية (الإلكترونات ، وكذلك الجسيمات الأولية الأخرى التي تتشكل أثناء التحولات الإشعاعية) ، عداد جيجر مولر. وتتكون من اسطوانة معدنية صغيرة أ مزودة بنافذة وسلك معدني رفيع يمتد حول محور الاسطوانة ويعزل عنها. العداد متصل بدائرة تحتوي على مصدر جهد بعدة آلاف من الفولتات. يتم اختيار الجهد بحيث يكون أقل بقليل من "الحرج" ، أي ضروري لإشعال تفريغ الهالة داخل العداد. عندما يدخل إلكترون سريع الحركة إلى العداد ، فإن الأخير يؤين جزيئات الغاز داخل العداد ، مما يتسبب في انخفاض الجهد المطلوب لإشعال الهالة إلى حد ما. يحدث تفريغ في العداد ، ويظهر تيار ضعيف قصير المدى في الدائرة.
التيار الناتج في العداد ضعيف للغاية بحيث يصعب اكتشافه باستخدام مقياس الجلفانومتر العادي. ومع ذلك ، يمكن أن يكون ملحوظًا تمامًا إذا تم إدخال مقاومة كبيرة جدًا R في الدائرة وتم توصيل مقياس كهربي حساس E بالتوازي معها.عندما يحدث تيار في الدائرة ، يتم إنشاء جهد U في نهايات الدائرة المقاومة ، تساوي قانون أوم U = IxR. إذا اخترنا قيمة مقاومة R كبيرة جدًا (عدة ملايين من الأوم) ، ولكنها أصغر بكثير من مقاومة المقياس الكهربي نفسه ، فعندئذٍ حتى التيار الصغير جدًا سوف يسبب جهدًا ملحوظًا. لذلك ، مع كل ضربة لإلكترون سريع داخل العداد ، ستعطي نشرة المقياس الكهربي رفضًا.
تسمح هذه العدادات بتسجيل ليس فقط الإلكترونات السريعة ، ولكن بشكل عام أي جسيمات مشحونة وسريعة الحركة قادرة على إنتاج تأين الغاز عن طريق الاصطدامات. تكتشف العدادات الحديثة بسهولة حتى جسيمًا واحدًا يصطدم بها ، وبالتالي ، تجعل من الممكن التأكد من اليقين التام والوضوح الكبير جدًا من أن الجسيمات الأولية موجودة بالفعل في الطبيعة.

في عام 1802 ، أثبت في. الفحم نفسه يصبح أبيض ساخن. ينبعث منها ضوء يعمى القوس الكهربائي). لوحظت هذه الظاهرة بشكل مستقل بعد سبع سنوات من قبل الكيميائي الإنجليزي ديفي ، الذي اقترح تسمية هذا القوس بـ "فولتية" بعد فولتا.
عادةً ما يتم تشغيل شبكة الإضاءة بواسطة تيار متناوب. ومع ذلك ، فإن القوس يحترق بشكل أكثر ثباتًا إذا مر عبره تيار ثابت ، بحيث يكون أحد أقطابه موجبًا دائمًا (الأنود) والآخر سلبي (كاثود). بين الأقطاب الكهربائية عمود من الغاز الساخن ، موصل جيد للكهرباء. في الأقواس العادية ، يصدر هذا العمود ضوءًا أقل بكثير من الفحم الساخن. الفحم الإيجابي ، ذو درجة حرارة أعلى ، يحترق بشكل أسرع من الفحم السلبي. بسبب التسامي القوي للفحم ، يتشكل اكتئاب عليه - فوهة بركان إيجابية ، وهي الأكثر الجزء الساخنأقطاب كهربائية. تصل درجة حرارة الحفرة في الهواء عند الضغط الجوي إلى 4000 درجة مئوية. يمكن أن يحترق القوس أيضًا بين الأقطاب الكهربائية المعدنية (الحديد والنحاس وما إلى ذلك). في هذه الحالة تذوب الأقطاب الكهربائية وتتبخر بسرعة ، مما يستهلك الكثير من الحرارة. لذلك ، عادة ما تكون درجة حرارة فوهة القطب المعدني أقل من درجة حرارة قطب الكربون (2000-2500 درجة مئوية).
من خلال التسبب في احتراق قوس بين أقطاب الكربون في غاز مضغوط (حوالي 20 ضغط جوي) ، كان من الممكن رفع درجة حرارة الحفرة الموجبة إلى 5900 درجة مئوية ، أي إلى درجة حرارة سطح الشمس. في ظل هذه الحالة ، لوحظ ذوبان الفحم.
درجة حرارة أعلى يمتلكها عمود من الغازات والأبخرة ، يحدث من خلاله تفريغ كهربائي. يؤدي القصف القوي لهذه الغازات والأبخرة بواسطة الإلكترونات والأيونات التي يقودها المجال الكهربائي للقوس إلى رفع درجة حرارة الغازات في العمود إلى 6000-7000 درجة. لذلك ، في عمود القوس ، تذوب جميع المواد المعروفة تقريبًا وتتحول إلى بخار ، والعديد منها تفاعلات كيميائيةلا تذهب في درجات حرارة منخفضة. ليس من الصعب ، على سبيل المثال ، إذابة أعواد الخزف المقاومة للحرارة في لهب قوس. للحفاظ على تفريغ القوس ، هناك حاجة إلى جهد صغير: يحترق القوس جيدًا عندما يكون الجهد على أقطابه 40-45 فولت. التيار في القوس مهم جدا. لذلك ، على سبيل المثال ، حتى في قوس صغير ، يتدفق تيار يبلغ حوالي 5 أمبير ، وفي الأقواس الكبيرة المستخدمة في الصناعة ، يصل التيار إلى مئات الأمبيرات. هذا يدل على أن مقاومة القوس صغيرة ؛ وبالتالي ، يقوم عمود الغاز المضيء أيضًا بتوصيل الكهرباء جيدًا.
مثل هذا التأين القوي للغاز ممكن فقط بسبب حقيقة أن الكاثود القوسي يصدر الكثير من الإلكترونات ، والتي تؤين الغاز في مساحة التفريغ مع تأثيراتها. يتم ضمان انبعاث الإلكترون القوي من الكاثود من خلال حقيقة أن الكاثود القوسي نفسه يتم تسخينه إلى درجة حرارة عالية جدًا (من 2200 درجة إلى 3500 درجة مئوية اعتمادًا على المادة). عندما نلمس الفحم لأول مرة لإشعال القوس ، ثم عند نقطة التلامس ، والتي تتمتع بمقاومة عالية جدًا ، يتم إطلاق كل حرارة الجول تقريبًا للتيار الذي يمر عبر الفحم. لذلك ، تكون أطراف الفحم ساخنة جدًا ، وهذا يكفي لقوس ينفجر بينهما عندما يتم تحريكهما بعيدًا. في المستقبل ، يتم الحفاظ على كاثود القوس في حالة تسخين بواسطة التيار نفسه ، الذي يمر عبر القوس. يتم لعب الدور الرئيسي في هذا من خلال قصف الكاثود بواسطة أيونات موجبة تسقط عليه.

تطبيق تفريغ القوس.
نظرًا لارتفاع درجة الحرارة ، تبعث أقطاب القوس الكهربائي ضوءًا مبهرًا ، وبالتالي فإن القوس الكهربائي هو أحد أفضل مصادر الضوء. تستهلك فقط حوالي 0.3 وات لكل شمعة وهي أكثر اقتصادا بشكل ملحوظ. عوضا عن أفضل المصابيحساطع. تم استخدام القوس الكهربائي لأول مرة للإضاءة بواسطة P. N. Yablochkov في عام 1875 وكان يُطلق عليه "الضوء الروسي" أو "الضوء الشمالي".
يستخدم القوس الكهربائي أيضًا في اللحام قطع معدنية(اللحام بالقوس الكهربائي). حاليًا ، يستخدم القوس الكهربائي على نطاق واسع في الأفران الكهربائية الصناعية. في الصناعة العالمية ، يتم صهر حوالي 90٪ من فولاذ الأدوات وتقريبًا جميع أنواع الفولاذ الخاص في الأفران الكهربائية.
من الأهمية بمكان احتراق القوس الزئبقي في أنبوب الكوارتز ، ما يسمى بمصباح الكوارتز. في هذا المصباح ، لا يحدث تفريغ القوس في الهواء ، ولكن في جو من بخار الزئبق ، حيث يتم إدخال كمية صغيرة من الزئبق في المصباح ، ويتم ضخ الهواء إلى الخارج. ضوء قوس الزئبق غني للغاية بالأشعة فوق البنفسجية غير المرئية ، والتي لها تأثيرات كيميائية وفسيولوجية قوية. تستخدم مصابيح الزئبق على نطاق واسع في علاج الأمراض المختلفة ("شمس الجبال الاصطناعية") ، وكذلك في البحث العلمي كمصدر قوي للأشعة فوق البنفسجية.

بالإضافة إلى الشرارة والهالة والقوس ، هناك شكل آخر من أشكال التفريغ الذاتي في الغازات - ما يسمى تفريغ الحماس. للحصول على هذا النوع من التفريغ ، من الملائم استخدام أنبوب زجاجي يبلغ طوله حوالي نصف متر ، يحتوي على قطبين معدنيين. سنقوم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بمصدر تيار مباشر بجهد يصل إلى عدة آلاف من الفولتات (الآلة الكهربائية مناسبة) وسنضخ الهواء تدريجياً خارج الأنبوب. عند الضغط الجوي ، يظل الغاز داخل الأنبوب مظلمًا ، نظرًا لأن الجهد المطبق الذي يبلغ عدة آلاف من الفولتات لا يكفي لاختراق فجوة غاز طويلة. ومع ذلك ، عندما ينخفض ​​ضغط الغاز بشكل كافٍ ، يومض تفريغ ضوئي في الأنبوب. له شكل سلك رفيع (قرمزي في الهواء ، ألوان أخرى في غازات أخرى) يربط كلا القطبين. في هذه الحالة ، يقوم عمود الغاز بتوصيل الكهرباء بشكل جيد.
مع مزيد من الإخلاء ، يتم تشويش الحبل المضيء ويتمدد ، ويملأ الوهج الأنبوب بأكمله تقريبًا. قم بتمييز الجزأين التاليين من التفريغ: 1) الجزء غير المضيء المجاور للكاثود ، ويسمى فضاء الكاثود المظلم ؛ 2) عمود غاز مضيء يملأ باقي الأنبوب حتى الأنود نفسه. يسمى هذا الجزء من التفريغ بالعمود الموجب.
في التفريغ المتوهج ، يقوم الغاز بتوصيل الكهرباء بشكل جيد ، مما يعني أن التأين القوي يتم الحفاظ عليه في الغاز طوال الوقت. في هذه الحالة ، على عكس تفريغ القوس ، يظل الكاثود باردًا طوال الوقت. لماذا يحدث تكوين الأيونات في هذه الحالة؟
يختلف الانخفاض في الجهد أو الجهد لكل سنتيمتر من طول عمود الغاز في تفريغ التوهج اختلافًا كبيرًا في أجزاء مختلفة من التفريغ. اتضح أن كل الانخفاض المحتمل تقريبًا يقع على الفضاء المظلم. يسمى فرق الجهد الموجود بين الكاثود وحدود الفضاء الأقرب إليه انخفاض جهد الكاثود. يقاس بالمئات ، وفي بعض الحالات بآلاف الفولتات. يبدو أن التفريغ بأكمله موجود بسبب سقوط الكاثود هذا. تكمن أهمية سقوط الكاثود في أن الأيونات الموجبة ، التي تمر عبر هذا الاختلاف الكبير في الجهد ، تكتسب سرعة أكبر. نظرًا لأن سقوط الكاثود يتركز في طبقة رقيقة من الغاز ، فلا يوجد تقريبًا تصادمات للأيونات مع ذرات الغاز ، وبالتالي ، بالمرور عبر منطقة سقوط الكاثود ، تكتسب الأيونات طاقة حركية كبيرة جدًا. نتيجة لذلك ، عندما يصطدمون بالكاثود ، يقومون بإخراج كمية معينة من الإلكترونات منه ، والتي تبدأ في التحرك نحو القطب الموجب. بالمرور عبر الفضاء المظلم ، يتم تسريع الإلكترونات ، بدورها ، من خلال انخفاض الجهد الكاثودي ، وعند الاصطدام بذرات الغاز في الجزء الأبعد من التفريغ ، تنتج تأينًا تصادميًا. يتم تسريع الأيونات الموجبة التي تنشأ في هذه الحالة مرة أخرى من خلال سقوط الكاثود وإخراج إلكترونات جديدة من الكاثود ، وما إلى ذلك. وهكذا ، يتكرر كل شيء حتى يكون هناك جهد على الأقطاب الكهربائية.
هذا يعني أن أسباب تأين الغاز في تفريغ الوهج هي التأين بالصدمة وضرب الإلكترونات من الكاثود بواسطة الأيونات الموجبة.

استخدام التفريغ المتوهج.
يستخدم هذا التفريغ بشكل أساسي للإضاءة. تستخدم في مصابيح الفلورسنت.

يحدث تفريغ الشرارة عندما تصل شدة المجال الكهربائي إلى قيمة انهيار غاز معين ، وتعتمد القيمة على ضغط الغاز ؛ للهواء عند الضغط الجوي ، فهو يقع في حوالي. يزداد مع زيادة الضغط. وفقًا لقانون باشن التجريبي ، فإن نسبة شدة مجال الانهيار إلى الضغط ثابتة تقريبًا:

يصاحب تفريغ الشرارة تشكيل قناة متعرجة متعرجة متوهجة ، تمر من خلالها نبضة تيار قصيرة المدى ذات قوة عالية. مثال على ذلك البرق. يصل طوله إلى 10 كم ، وقطر القناة يصل إلى 40 سم ، ويمكن أن تصل القوة الحالية إلى 100000 أمبير أو أكثر ، ومدة النبض حوالي.

يتكون كل برق من عدة نبضات (حتى 50) تتبع نفس القناة ؛ يمكن أن تصل مدتها الإجمالية (مع الفترات الفاصلة بين النبضات) إلى عدة ثوانٍ. يمكن أن تصل درجة حرارة الغاز في قناة الشرارة إلى 10000 كلفن ، يؤدي التسخين القوي السريع للغاز إلى زيادة حادة في الضغط وظهور الصدمات والموجات الصوتية. لذلك ، فإن تفريغ الشرارة يكون مصحوبًا بظواهر صوتية - من طقطقة ضعيفة مع شرارة منخفضة الطاقة إلى الرعد المصاحب للبرق.

يسبق ظهور الشرارة تكوين قناة شديدة التأين في الغاز تسمى غاسل. يتم الحصول على هذه القناة من خلال تداخل الانهيارات الإلكترونية الفردية التي تحدث في مسار الشرارة. سلف كل انهيار جليدي هو إلكترون يتكون من التأين الضوئي. يظهر مخطط تطوير غاسل في الشكل. 87.1. دع شدة المجال تكون على هذا النحو بحيث يكتسب الإلكترون الذي يهرب من الكاثود بسبب بعض العمليات طاقة كافية للتأين عبر المسار الحر المتوسط.

لذلك ، يحدث تكاثر الإلكترونات - يحدث انهيار جليدي (الأيونات الموجبة المتكونة في هذه الحالة لا تلعب دورًا مهمًا بسبب الحركة الأقل بكثير ؛ فهي تحدد فقط شحنة الفضاء ، مما يؤدي إلى إعادة توزيع الإمكانات). يتسبب الإشعاع ذو الطول الموجي القصير المنبعث من الذرة ، والذي تمزق فيه أحد الإلكترونات الداخلية أثناء التأين (يظهر هذا الإشعاع في الرسم البياني بخطوط متموجة) ، في التأين الضوئي للجزيئات ، وتولد الإلكترونات المتكونة المزيد والمزيد من الإلكترونات الجديدة. الانهيارات الجليدية. بعد تداخل الانهيارات الجليدية ، يتم تشكيل قناة جيدة التوصيل - جهاز تدفق ، يندفع من خلاله تدفق قوي للإلكترونات من الكاثود إلى الأنود - يحدث الانهيار.

إذا كان للأقطاب شكل يكون فيه المجال الموجود في الفضاء بين القطب الكهربي منتظمًا تقريبًا (على سبيل المثال ، تكون كرات ذات قطر كبير بدرجة كافية) ، عندئذٍ يحدث الانهيار عند جهد محدد جيدًا ، وتعتمد قيمته على المسافة بين الكرات. يعتمد مقياس شرارة الفولتميتر على هذا ، حيث يتم قياس الجهد العالي. عند القياس ، يتم تحديد أكبر مسافة تحدث عندها شرارة. ثم الضرب من خلال الحصول على قيمة الجهد المقاس.

إذا كان أحد القطبين (أو كليهما) به انحناء كبير جدًا (على سبيل المثال ، سلك رفيع أو نقطة تعمل كقطب كهربي) ، فعندئذٍ يحدث ما يسمى بتفريغ الإكليل عند جهد غير مرتفع جدًا. مع زيادة الجهد ، يتحول هذا التفريغ إلى شرارة أو قوس.

أثناء تفريغ الإكليل ، لا يحدث تأين وإثارة الجزيئات في كامل مساحة القطب الكهربي ، ولكن فقط بالقرب من القطب مع نصف قطر انحناء صغير ، حيث تصل شدة المجال إلى قيم مساوية أو أكبر من. في هذا الجزء من التفريغ ، يتوهج الغاز. يكون للوهج مظهر الهالة المحيطة بالإلكترود ، وهذا هو سبب تسمية هذا النوع من التفريغ. يبدو تفريغ الهالة من الحافة وكأنه فرشاة مضيئة ، وهذا هو سبب تسميته أحيانًا بتفريغ الفرشاة. اعتمادًا على علامة الإلكترودات ، يتحدث المرء عن هالة موجبة أو سالبة. بين طبقة الاكليل والقطب غير الاكليل توجد المنطقة الخارجية من الاكليل. نظام الانهيار موجود فقط داخل طبقة الاكليل. لذلك ، يمكننا القول أن تفريغ الهالة هو انهيار غير كامل لفجوة الغاز.

في حالة الهالة السالبة ، تتشابه الظواهر عند الكاثود مع تلك الموجودة في كاثود تفريغ الوهج. تقوم الأيونات الموجبة التي يتم تسريعها بواسطة المجال بإخراج الإلكترونات من الكاثود ، مما يتسبب في تأين وإثارة الجزيئات في طبقة الإكليل. في المنطقة الخارجية من الإكليل ، لا يكفي المجال لتزويد الإلكترونات بالطاقة اللازمة لتأين أو إثارة الجزيئات.

لذلك ، فإن الإلكترونات التي اخترقت هذه المنطقة تنجرف تحت تأثير الصفر إلى القطب الموجب. يتم التقاط بعض الإلكترونات بواسطة الجزيئات ، مما يؤدي إلى تكوين أيونات سالبة. وبالتالي ، يتم تحديد التيار في المنطقة الخارجية فقط بواسطة ناقلات سالبة - الإلكترونات والأيونات السالبة. في هذه المنطقة ، التفريغ له طابع غير الاكتفاء الذاتي.

في الهالة الموجبة ، تنشأ الانهيارات الإلكترونية عند الحدود الخارجية للإكليل وتندفع نحو القطب الإكليل - القطب الموجب. يرجع ظهور الإلكترونات التي تولد الانهيارات الثلجية إلى التأين الضوئي الناتج عن إشعاع طبقة الإكليل. الحاملات الحالية في المنطقة الخارجية من الإكليل هي أيونات موجبة ، تنجرف تحت تأثير المجال نحو الكاثود.

إذا كان لكلا القطبين انحناء كبير (قطبين من الإكليل) ، فإن العمليات المتأصلة في الإلكترودات لهذه العلامة تستمر بالقرب من كل منهما. يتم فصل كلتا طبقتين من الاكليل بمنطقة خارجية تتحرك فيها التدفقات العكسية لحاملات التيار الموجب والسالب. يسمى هذا الإكليل ثنائي القطب.

التفريغ المستقل للغاز المذكور في الفقرة 82 عند النظر إلى العدادات هو تفريغ إكليلي.

تزداد سماكة طبقة الاكليل وقوة تيار التفريغ مع زيادة الجهد. عند الجهد المنخفض ، يكون حجم الهالة صغيرًا وتوهجها غير محسوس. ينشأ مثل هذا الإكليل المجهري بالقرب من النقطة التي تتدفق منها الرياح الكهربائية (انظر الفقرة 24).

كان التاج ، الذي يظهر تحت تأثير كهرباء الغلاف الجوي على قمم صواري السفن والأشجار وما إلى ذلك ، يُطلق عليه في الأيام الخوالي نيران سانت إلمو.

في تطبيقات الجهد العالي ، ولا سيما في خطوط نقل الجهد العالي ، يؤدي الإكليل إلى تسرب تيار ضار. لذلك ، يجب اتخاذ تدابير لمنع ذلك. لهذا الغرض ، على سبيل المثال ، تأخذ أسلاك خطوط الجهد العالي قطرًا كبيرًا بدرجة كافية ، وكلما كان أكبر ، زاد جهد الخط.

تطبيق مفيد في تقنية تفريغ الهالة الموجودة في المرسبات الكهروستاتيكية. يتحرك الغاز المراد تنقيته في أنبوب يقع على طول محوره قطب هالة سالب. تتراكم الأيونات السالبة ، الموجودة بكميات كبيرة في المنطقة الخارجية من الإكليل ، على جزيئات أو قطيرات تلوث الغاز وتنتقل معها إلى القطب الخارجي غير الإكليل. عند الوصول إلى هذا القطب ، يتم تحييد الجسيمات وتستقر عليه. بعد ذلك ، عند الاصطدام بالأنبوب ، تتفتت الرواسب التي تكونت من الجسيمات المحاصرة في المجموعة.