2. Дуговой разряд

~ происходит при большой плотности тока и сравн. небольшом напряжении.

Основная причина возникновения дугового разряда – интенсивное испускание термоэлектронов раскаленным катодом.

Эти электроны ускоряются электрическим полем и проводят ударную ионизацию молекул газа, благодаря чему сопротивление между электродами оказывается сравнительно маленьким.

Если, уменьшив сопротивление внешней цепи, увеличить силу тока, то проводимость газового промежутка значительно увеличивается, и, следовательно, уменьшается напряжение между электродами.

Таким образом, дуговой разряд имеет падающую вольт-амперную характеристику. При атмосферном давлении температура катода достигает 3000⁰С; электроны интенсивно испускаются нагретым катодом и бомбардируют анод, создают в нем углубление, так называемый кратер. Температура кратера 4000⁰С, а при большом давлении – 7000⁰С. Температура в канале между электродами также чрезвычайно высока. Это приводит к интенсивной термоионизации.

Использование: при электросварке металлов.

3. Тлеющий разряд

~самостоятельный газовый разряд, который возникает в разреженном газе, то есть при пониженном давлении и в электрическом поле значительно меньшей напряженности.

Стеклянную трубку с двумя электродами подключают к вакуумному насосу, а электроды подключают к источнику напряжения. При атмосферном давлении тока в цепи нет или ток очень мал. Но если при помощи насоса откачать газ из трубки, в ней возникает разряд, сопровождающийся свечением газа.

Это объясняется тем. что в разреженном газе электроны редко сталкиваются с атомами, поэтому в промежутке между соударениями они успевают приобрести достаточную для ионизации энергию несмотря на то, что напряженность поля может быть невысокой.

За счет электронной лампы в газе возникает разряд, в результате которого между электродами образуется светящийся шнур. По мере дальнейшего уменьшения давления, канал разряда расширяется и заполняет почти все пространство трубки, а около катода образуется темное пятно.

Тлеющий разряд применяют в светящихся газовых трубках.

12.6. Понятие о плазме

Плазма – сильно ионизированный газ, в котором концентрации положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.

Высокотемпературная плазма – плазма, возникающая при сверхвысоких температурах. Убыль числа заряженных частиц в процессе рекомбинации восполняется термической ионизацией. В такой плазме соблюдается равенство средних кинетических энергиий заряженных частиц.

В состоянии высокотемпературной плазмы находятся звезды, звездные атмосферы, Солнце. Их температура достигает десятков миллионов градусов.

Газоразрядная плазма – плазма, возникающая при газовом разряде.

Заряженные частицы (электроны, ионы) находясь в ускоряющем электрическом поле, обладают различной средней кинетической энергией. Это означает, что температура электронного газа Т_е одна, а температура ионного газа Т_и – другая, причем Т_е > Т_и.

Несоответствие этих температур указывает на то, что газоразрядная плазма является неравновесной, поэтому она называется также неизотермической.

Убыль числа заряженных частиц в процессе рекомбинации восполняется ударной ионизацией электронами, ускоренными электрическим полем.

Прекращение действия электрического поля приводит к исчезновению газоразрядной плазмы.

Степень ионизации плазмы (α) – отношение числа ионизированных частиц к полному их числу в единице объема плазмы.

Слабо ионизированная плазма – α составляет доли процента.

Умеренно ионизированная плазма – α составляет несколько процентов.

Полностью ионизированная плазма – α близко к 100%.

Свойства плазмы:

• высокая степень ионизации газа;

• равенство нулю результирующего пространственного заряда – концентрация положительно и отрицательно заряженных частиц примерно одинакова;

• большая электропроводность;

• свечение;

• сильное взаимодействие с электрическим и магнитными полями;

• высокая частота колебаний электронов – до 10⁸ Гц, что вызывает вибрационное состояние плазмы;

• «коллективное» - одновременное взаимодействие громадного числа частиц (в обычных условиях частицы взаимодействую друг с другом попарно).

Эти свойства определяют качественное своеобразие плазмы, позволяющее считать ее особым, четвертым состоянием вещества.

_______________________________

Конец 12 лекции

___________________________________________________________________________________________

Еремеев Б.Н. Лекции по физике