Echipamente electrice: Bazele
Curentul electric în gaze. ionizarea gazului
Ce este gazul?
fluxul de energie electrică, adică un curent electric. poate exista nu numai in metale, electroliți și se topește, poate fi, de asemenea, în gazele. Ce este gazul? Aceasta este una dintre stările de fază ale substanței, atunci când moleculele de gaz sunt libere și haotice în mișcarea lor, în cazul în care cantitatea de substanță poate fi comprimată atunci când substanța este deplasabil etc. Gazul este format din molecule și molecule, la rândul lor, sunt de obicei compuse din atomi. Ca rezultat, fiecare moleculă astfel de gaz reprezintă dipol electric.
Aici este o colecție de dipoli electrice sub formă de molecule de gaz nu trebuie să le aibă în compoziția lor nu exista electroni liberi sau ioni liberi, dar încă o anumită cantitate mică de disponibil. Gaz este în stare normală de dielectric, adică reprezintă un izolator izoleaza mai bine decât efectuarea.
Tu și respira aer atmosferic, care este un amestec de gaze, dintre care cele mai multe molecule de azot N2 (78,09% în volum). vapori de apă, și într-adevăr, orice alte sunt de asemenea gaze. Gaza ne înconjoară peste tot. Fiecare substanță sub anumită presiune și temperatură, este stabilă în fază gazoasă.
Dispozitivele și instrumentele tehnice, altele decât cele normale condiții create special, pentru existența substanței în faza gazoasă. Condițiile normale - aceasta este o presiune atmosferică comună și temperaturi de la 0 ° până la 20 ° C, în funcție de aplicație tehnică. Lampa fluorescentă este un gaz, dar condițiile sunt diferite de la normal, nu există gaz evacuate ca presiunea sub presiunea atmosferică. Rezervor de propan sau oxigen cuprinde un „gaz“, dar lichefiat, comprimat, presiunea acolo peste o atmosferă, poate fi 16-200 atmosfere. Ceva mai sus o atmosferă - un gaz lichefiat, și totul sub care - gazul evacuat. Acest lucru a creat în mod artificial condițiile de mijloace tehnice.
În funcție de temperatura, presiunea din volumul de gaz și proprietățile substanțelor de gaz - el va avea diferite proprietăți de conducție electrică, precum și condiții de ionizare.
Gazul din domeniul electric
La fel ca orice gaz dielectric reacționează la un câmp electric. Moleculele de gaz fiind în mișcare liberă, la o viteză mai mare decât cea a ionilor în soluții și se topește. putem spune că acestea sunt mai independente decât au fost în stare să lichid. Prezența rezultatelor câmpului electric în orientarea dipol ale moleculelor de gaz (dipolii individuale). Ei încep să se rotească, astfel încât să compenseze efectul câmpului. Acest lucru se întâmplă imediat.
Energia potențială câmp este transformată în energie cinetică a moleculelor de gaz. Când se va produce un câmp electric de ionizare suficientă a moleculelor de gaz. dipol electric sub formă de molecule și atomi de a fi rupt de pe unul dintre ele va fi lipsit de un electron. Formată ion pozitiv - cation care se grăbesc la catodul sursei câmpului. Este posibil ca de-a lungul modul în care el surprinde un electron liber, dar dacă va exista o mulțime de dipoli rupte, iar moleculele rup in atomi procesul va deveni o avalanșă. Ca urmare, conductivitatea de gaz este îmbunătățit în mod semnificativ, iar gazul va trece prin mai multe curente de energie electrică va crește rapid. Grăitor, acest proces este bine ilustrat de curent-tensiune caracteristică (I-V). În final, evacuarea gazului are loc, care pot fi de diferite tipuri, dar mai mult pe care sa discutat mai jos.
ionizarea gazului
În primul rând, suntem interesați în ionizarea gazelor de câmpul electric, dar nu uitați că, în gazele pot fi ionizat prin acțiunea căldurii de temperatură înaltă (radiație termică).
Un pic despre procesul de ionizare descris mai sus. Fiecare gaz are prag puterea câmpului electric. unde ionizare are loc. Faptul este că, în scopul de a rupe dipol, este necesar să se scoate câmpul electric de cel puțin un electron. Apoi dipol devine instabil și se descompune în atomi, și din moment ce le lipsește electroni, respectiv, se obțin prin cationi (+ q).
ionii pozitivi încep să se miște sub influența forței Coulomb spre catod, iar electronii eliberați spre anod. Generat de curent electric, și anume curent. Deoarece energia cationilor din gazul și electronii liberi sfâșiate purtatori de sarcina deja coliziuni mari, mutuale nou formate se produc (electroni și cationi) legate de molecule de gaz dipole atomi. Aceasta, la rândul său, determină ionizarea în continuare, chiar mai mult, un nou lot de a ataca din nou dipolilor rămase, ceea ce duce la mai multe părți în mod gratuit ambele tipuri.
Acest proces crește geometrically și se numește o progresie geometrică, de asemenea, numit avalanșă și reacția lanțului său. Există o limită pentru această avalanșă? În primul rând, este limitată la cantitatea de gaz implicate, care pot fi localizate într-un anumit volum al spațiului închis (balon sigilat). Urmatorul obstacol - o sursă de energie a câmpului electric. Mai mult decât atât puterea de ionizare avalanșă poate fi restricționată prin diferența de potențial sursă de curent.
În cazul în care gazul normale nu au fost supuse ionizarea. are doar un număr mic de purtatori de sarcina si sursa de curent electric este capacitatea insuficientă pentru gaz de ionizare avalanșă, apoi se comportă ca un dielectric obișnuit proprietăți izolante și prezintă mai mult decât conductoare. Curentul electric din gaz, în acest caz, există, dar este nesemnificativ.
Atunci când un gaz convențional suferă de ionizare în orice fel, proprietățile sale conductoare sunt semnificativ îmbunătățite. Într-o descărcare de gaz are loc. Este posibil să se creeze astfel de condiții încât descărcarea va fi stabilă, și, prin urmare, vom obține un curent constant în gazul.
Scurgerile de gaz
În funcție de condițiile în care este stocat gazul, și caracteristicile sursei de curent, Scurgerile de gaz pot apărea diferite tipuri, fiecare dintre care are propriile sale caracteristici.
Deversarea arc: o defecțiune electrică a gazului, care ulterior devine constantă descărcare în plasmă - arc, un arc electric. descărcare în arc este caracterizat printr-o tensiune mai mică decât descărcarea luminiscentă. Sprijinit în principal datorită termoionici emisiilor atunci când electronii sunt eliberați de electrozi. Vechiul nume al acestui arc „arc voltaic.“ O trăsătură distinctivă a unui astfel de arc este densitate mare de curent și de tensiune joasă, care este limitată de o sursă de curent. Pentru a crea un astfel de arc de cerc convergente defalcare electrozi are loc, iar apoi acestea sunt mutate în afară. Arc folosit in sudura, taiere cu plasma in prelucrarea EDM.
descărcare Spark: are loc în condiții normale sub presiune atmosferică normală, la fel ca și descărcarea luminiscentă are loc ca urmare a ionizarea gazului, dar la tensiuni ridicate, spre deosebire de arc în cazul în care în special de înaltă densitate critică a curentului. Spark de descărcare este însoțită de o pocnituri caracteristică. descărcare cu aprindere prin scânteie apare ca rezultat al descompunerii dielectrice - gaze. De exemplu, o astfel de descărcare este utilizat în aprindere prin scânteie motoarele cu ardere internă. Pentru defalcare electrice în aer uscat, este necesară o diferență de potențial de 3kV calcul (3000 volți) este întrefier de 1 mm, respectiv pentru defalcarea decalaj de 50 mm va necesita o sursa de tensiune de 150 kV.
Descărcarea corona: are loc în câmp electric puternic, cu o intensitate suficient de mare pentru a provoca ionizare de gaz (sau lichid). Câmpul electric în același timp, nu este uniformă, undeva intensitate este mult mai mare. gradientul format (diferență) a potențialului domeniu și în care potențialul este mai mare de ionizare a gazului merge mai puternic, mai intens, cu fascicul de ioni ajunge apoi o altă parte a câmpului, formând astfel fluxul de electricitate. Aceasta are ca rezultat o formulare bizare de gaze descărcări Corona, în funcție de geometria conductoarelor - sursele de intensitatea câmpului electromagnetic. Descărcarea corona poate fi văzut în apropierea izolatoarelor de înaltă tensiune, așa cum se aplică în viața de zi cu zi și industrie, cum ar fi fotocopiere, ionizare de aer, sisteme de aer condiționat, producția de ozon.
Curentul electric în gaze utilizate în prezent foarte larg. Aproape fiecare casa are o lampă fluorescentă, în care are loc o descărcare luminiscentă în fabrici, garaje, folosind sudura electrica cu ajutorul descărcării arcului, datorită motoarelor vehiculelor funcționează descărcarea scânteie, iar unele aplică ionizatori au imprimante laser, în care se utilizează o descărcare corona.