Takvo pražnjenje se obično javlja pri pritiscima reda atmosferskog i praćeno je karakterističnim zvučni efekat- "pucketanje" varnica. Temperatura u glavnom kanalu varničnog pražnjenja može doseći 10.000. U prirodi se iskre često javljaju u obliku munje. Udaljenost koju "probuši" iskra u zraku zavisi od intenziteta električno polje na površini elektroda i njihovom obliku. Za sfere čiji je radijus mnogo veći od praznine, smatra se jednakim 30 kV po centimetru, za igle - 10 kV po centimetru.
Uslovi [ | ]
Varničko pražnjenje se obično javlja ako izvor energije nije dovoljno jak da izdrži stacionarni luk ili užareno pražnjenje. U tom slučaju, istovremeno sa naglim povećanjem struje pražnjenja, napon na prazninom pražnjenju za vrlo kratko vrijeme (od nekoliko mikrosekundi do nekoliko stotina mikrosekundi) pada ispod napona gašenja iskrističnog pražnjenja, što dovodi do prestanak otpusta. Tada se potencijalna razlika između elektroda ponovo povećava, dostiže napon paljenja i proces se ponavlja. U drugim slučajevima, kada je snaga izvora energije dovoljno velika, uočava se i čitav niz pojava karakterističnih za ovo pražnjenje, ali su to samo prolazni proces koji dovodi do stvaranja pražnjenja drugačijeg tipa – najčešće lučnog. .
Priroda [ | ]
Varničko pražnjenje je snop svijetlih, koje brzo nestaju ili zamjenjuju jedna drugu nitastih, često jako razgranatih traka -. Ovi kanali su ispunjeni plazmom, koja u snažnom iskričnom pražnjenju uključuje ne samo jone izvornog gasa, već i ione elektrodne supstance, koja pod dejstvom pražnjenja intenzivno isparava. Mehanizam nastanka varničkih kanala (i, posljedično, pojave varničnog pražnjenja) objašnjava se streamer teorijom električnog sloma plinova. Prema ovoj teoriji, od elektronskih lavina koje nastaju u električnom polju pražnjenja, pod određenim uslovima, streamers- slabo svijetleći tanki razgranati kanali koji sadrže atome joniziranog plina i od njih odvojene slobodne elektrone. Među njima su i tzv vođa- slabo blistavo pražnjenje, "krči" put glavnom pražnjenju. On, krećući se od jedne elektrode do druge, pokriva prazninu i povezuje elektrode s kontinuiranim provodljivim kanalom. Zatim, u suprotnom smjeru duž položene staze, prolazi glavno pražnjenje, praćeno naglim povećanjem jačine struje i količine energije koja se u njima oslobađa. Svaki kanal se brzo širi, što rezultira udarnim valom na njegovim granicama. Kombinacija udarnih talasa iz proširenih kanala iskri stvara zvuk, koji se doživljava kao "pukot" iskre (u slučaju munje - grmljavine).
Napon paljenja iskrenog pražnjenja je obično prilično visok. Jačina električnog polja u iskri pada sa nekoliko desetina kilovolti po centimetru (kV/cm) u trenutku proboja na oko 100 V/cm nakon nekoliko mikrosekundi. Maksimalna struja u snažnom varničkom pražnjenju može doseći vrijednosti od nekoliko stotina kiloampera.
Posebna vrsta iskrenog pražnjenja - klizno pražnjenje iskre, koji nastaje duž granice između plina i čvrstog dielektrika smještenog između elektroda, pod uvjetom da jačina polja premašuje snagu proboja zraka. Područja kliznog varničnog pražnjenja, u kojima prevladavaju naboji jednog predznaka, induciraju naboje različitog predznaka na površini dielektrika, zbog čega iskristi kanali puze duž površine dielektrika, formirajući takozvane Lichtenbergove figure. .
Procesi bliski onima koji se dešavaju tokom iskrističnog pražnjenja takođe su karakteristični za pražnjenje četkicom, koje je prelazna faza između
7. Varničko pražnjenje
Varničko pražnjenje, za razliku od drugih vrsta pražnjenja, je isprekidano čak i kada se koristi izvor konstantnog napona. By izgled varničko pražnjenje je snop svijetlih cik-cak pruga, koje se stalno mijenjaju. Svjetleće pruge - kanali iskri - šire se sa obje elektrode. Praznični razmak u slučaju varnice je nehomogen, pa je kvantitativno proučavanje procesa u varničkom pražnjenju teško. Jedna od glavnih metoda za proučavanje varničnog pražnjenja je fotografija.
Potencijal paljenja varničnog pražnjenja je vrlo visok. Međutim, kada je jaz već prekinut, njegov otpor naglo opada, a kroz prazninu prolazi značajna struja. Ako je snaga izvora mala, onda se pražnjenje gasi. Nakon toga, napon na prazninom se ponovo povećava i pražnjenje se može ponovo zapaliti. Ovaj proces se naziva relaksacionim oscilacijama pražnjenja. Ako pražnjenje ima veliki kapacitet, kanali iskri svijetle jako i daju utisak širokih traka. Ovo je kondenzovano pražnjenje.
Ako postoji prepreka između elektroda, iskra se probija kroz nju, stvarajući manje-više usku rupu. Utvrđeno je da temperatura gasa u kanalu iskri može porasti do veoma visokih vrednosti (10.000-12.000 K). Formiranje područja visokog pritiska i njihovo kretanje u gasu su eksplozivne prirode i praćeni su zvučnim efektima. Ovo može biti blagi pucketanje (sa blagim nadpritiscima) ili grmljavina.
Posebna vrsta varničnog pražnjenja je klizno pražnjenje koje se javlja duž granice nekog čvrstog dielektrika i gasa oko metalne elektrode (tačke) koja dodiruje ovu površinu. Ako se fotografska ploča koristi kao dielektrik, tada se ova slika može učiniti vidljivom oku. Obrisi dobijeni iskrističnim pražnjenjem na površini dielektrika nazivaju se Lichtenbergovim figurama. Lichtenbergove brojke mogu poslužiti za određivanje polariteta pražnjenja i za određivanje visokog napona, budući da maksimalni napon bitni puls je direktno proporcionalan radijusu površine koju zauzima figura. Instrumenti za mjerenje vrlo visokih napona - klinodografi - temelje se na ovom principu. Ako je udaljenost između elektroda mala, tada je pražnjenje iskre praćeno uništenjem anode - erozijom. Ovaj efekat se koristi za tačkasto zavarivanje i rezanje metala.
Na osnovu brojnih zapažanja varničnog pražnjenja 1940. godine, Meek i, nezavisno od njega, Reter izneli su teoriju varničnog pražnjenja, koja je nazvana teorijom strujanja. Stremer je visoko jonizovano područje gasa koji se širi prema katodi (pozitivni streamer) ili prema anodi (negativni streamer). Teorija streamera je teorija sloma jedne lavine. Prema ovoj teoriji, lavina elektrona prolazi između elektroda. Nakon prolaska kroz lavinu, elektroni stižu do anode, a pozitivni ioni, koji imaju mnogo manje brzine, formiraju ionizirani prostor u obliku stošca. Gustina jona u ovom prostoru je nedovoljna za razgradnju. Međutim, pod djelovanjem fotoelektrona nastaju dodatne lavine. Ove lavine će se kretati prema stablu glavne lavine ako je njeno polje prostornog naboja srazmjerno primijenjenom naponu. Tako se prostorni naboj kontinuirano povećava, a proces se razvija kao samopropagirajući streamer. Kada napon primijenjen na prazninu prijeđe minimalnu vrijednost proboja, polje prostornog naboja koje je formirala lavina će biti uporedivo sa veličinom vanjskog polja čak i prije nego što lavina stigne do anode. U ovom slučaju, trake se pojavljuju u sredini jaza. Dakle, da bi se pojavio struj, moraju biti ispunjena dva glavna uslova: 1) lavinsko polje i polje koje stvara napon primenjen na elektrode moraju biti u određenom odnosu i 2) front lavine mora emitovati dovoljan broj fotona za održavanje i razvoj streamera.
At velike snage izvora, iskre se pretvara u luk. Munje takođe spadaju u varnička pražnjenja. U ovom slučaju, jedna elektroda je oblak, a druga zemlja. Napon u munjama dostiže milione volti, a struja dostiže stotine kiloampera. Naboj koji nosi grom je obično 10-30 kulona, au nekim slučajevima dostiže i 300 kulona.
iskre
iskre(električna iskra) - nestacionarni oblik električnog pražnjenja koji se javlja u gasovima. Takvo pražnjenje se obično javlja pri pritiscima reda atmosferskih i praćeno je karakterističnim zvučnim efektom - "pukotinom" iskre. Temperatura u glavnom kanalu varničnog pražnjenja može doseći 10.000. U prirodi se iskre često javljaju u obliku munje. Udaljenost koju "probuši" iskra u zraku ovisi o naponu i smatra se 10 kV po 1 centimetru.
Uslovi
Varničko pražnjenje se obično javlja ako izvor energije nije dovoljno jak da izdrži stacionarni luk ili užareno pražnjenje. U tom slučaju, istovremeno sa naglim povećanjem struje pražnjenja, napon na prazninom pražnjenju za vrlo kratko vrijeme (od nekoliko mikrosekundi do nekoliko stotina mikrosekundi) pada ispod napona gašenja iskrističnog pražnjenja, što dovodi do prestanak otpusta. Tada se potencijalna razlika između elektroda ponovo povećava, dostiže napon paljenja i proces se ponavlja. U drugim slučajevima, kada je snaga izvora energije dovoljno velika, uočava se i čitav niz pojava karakterističnih za ovo pražnjenje, ali oni su samo prolazni proces koji dovodi do stvaranja pražnjenja drugačijeg tipa – najčešće lučnog. . Ako trenutni izvor nije u stanju podržati neovisno električno pražnjenje dugo vremena, tada se uočava oblik samopražnjenja, koji se zove varničko pražnjenje.
Priroda
Varničko pražnjenje je snop svijetlih, brzo nestajućih ili međusobno zamjenjujućih filamentnih, često jako razgranatih traka - iskristih kanala. Ovi kanali su ispunjeni plazmom, koja u snažnom iskričnom pražnjenju uključuje ne samo ione izvornog gasa, već i jone elektrodne supstance, koja pod dejstvom pražnjenja intenzivno isparava. Mehanizam nastanka varničkih kanala (i, posljedično, pojave varničnog pražnjenja) objašnjava se streamer teorijom električnog sloma plinova. Prema ovoj teoriji, od elektronskih lavina koje nastaju u električnom polju pražnjenja, pod određenim uvjetima nastaju strimeri - slabo svijetleći tanki razgranati kanali koji sadrže atome joniziranog plina i od njih se odvajaju slobodni elektroni. Među njima se mogu izdvojiti tzv. vođa - slabo svjetleće pražnjenje, "utireći" put glavnom pražnjenju. On, krećući se od jedne elektrode do druge, pokriva prazninu i povezuje elektrode s kontinuiranim provodljivim kanalom. Zatim, u suprotnom smjeru duž položene staze, prolazi glavno pražnjenje, praćeno naglim povećanjem jačine struje i količine energije koja se u njima oslobađa. Svaki kanal se brzo širi, što rezultira udarnim valom na njegovim granicama. Kombinacija udarnih valova iz proširenih kanala iskri stvara zvuk koji se percipira kao "pukot" iskre (u slučaju munje - grmljavine).
Napon paljenja iskrenog pražnjenja je obično prilično visok. Jačina električnog polja u iskri pada sa nekoliko desetina kilovolti po centimetru (kv/cm) u trenutku proboja na ~100 volti po centimetru (v/cm) nakon nekoliko mikrosekundi. Maksimalna struja u snažnom iskrenom pražnjenju može doseći vrijednosti od nekoliko stotina hiljada ampera.
Posebna vrsta iskrenog pražnjenja - klizno pražnjenje iskre, koji nastaje duž granice između plina i čvrstog dielektrika smještenog između elektroda, pod uvjetom da jačina polja premašuje snagu proboja zraka. Područja kliznog varničnog pražnjenja, u kojima prevladavaju naboji jednog predznaka, induciraju naboje različitog predznaka na površini dielektrika, zbog čega iskristi kanali puze duž površine dielektrika, formirajući takozvane Lichtenbergove figure. . Procesi slični onima koji se dešavaju tokom varničnog pražnjenja takođe su karakteristični za pražnjenje četkicom, koje je prelazna faza između koronskog i varničnog pražnjenja.
Ponašanje varničnog pražnjenja može se vrlo dobro videti u usporenom snimanju pražnjenja (Fpuls = 500 Hz, U = 400 kV) dobijenih iz Teslinog transformatora. Prosječna struja i trajanje impulsa nisu dovoljni za paljenje luka, ali su sasvim pogodni za formiranje kanala svijetle iskre.
Bilješke
Izvori
- A. A. Vorobyov, Visokonaponska tehnika. - Moskva-Lenjingrad, GosEnergoIzdat, 1945.
- Fizička enciklopedija, v.2 - M.: Velika ruska enciklopedija str.218.
- Reiser Yu.P. Fizika gasnog pražnjenja. - 2. izd. - M.: Nauka, 1992. - 536 str. - ISBN 5-02014615-3
vidi takođe
Wikimedia fondacija. 2010 .
Pogledajte šta je "Spark Discharge" u drugim rječnicima:
- (varnica), nestabilan električni. pražnjenje koje nastaje kada, odmah nakon proboja praznine, napon na njemu padne za vrlo kratko vrijeme (od nekoliko djelića mikrosekundi do stotina mikrosekundi) ispod vrijednosti napona ... ... Physical Encyclopedia
iskre- Električno impulsno pražnjenje u obliku svjetleće niti koje nastaje kada visokog pritiska gas i karakteriše ga visok intenzitet spektralnih linija jonizovanih atoma ili molekula. [GOST 13820 77] iskričko pražnjenje Potpuno pražnjenje u ... ... Priručnik tehničkog prevodioca
- (električna iskra) nestacionarno električno pražnjenje u gasu koje se javlja u električnom polju pri pritisku gasa do nekoliko atmosfera. Odlikuje se krivudavim razgranatim oblikom i brzim razvojem (oko 10 7 s). Temperatura u glavnom kanalu... Veliki enciklopedijski rječnik
iskre- (varničko) električno impulsno pražnjenje u obliku svjetleće niti, koje prolazi pod visokim pritiskom plina i karakterizira ga visoki intenzitet spektralnih linija joniziranih atoma i molekula... Ruska enciklopedija zaštite rada
iskre- 3.19 Iskreno pražnjenje Potpuno pražnjenje u plinovitom ili tekućem dielektriku. Izvor… Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije
- (električna iskra), nestacionarno električno pražnjenje u gasu koje se javlja u električnom polju pri pritisku gasa do nekoliko atmosfera. Odlikuje se krivudavim razgranatim oblikom i brzim razvojem (oko 10-7 s). Temperatura u glavnom ... ... enciklopedijski rječnik
iskre- kibirkštinis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. iskra za pražnjenje vok. Funkenentladung, f; Funkentladung, f rus. iskri, m pranc. décharge par étincelles, f … Fizikos terminų žodynas
Varnica, jedan od oblika električnog pražnjenja u plinovima; obično se javlja pri pritiscima reda atmosferskog pritiska i praćen je karakterističnim zvučnim efektom "pucketanja" varnice. U prirodnim uslovima, I. p. najčešće posmatrano u obliku munje ... ... Velika sovjetska enciklopedija
Električna iskra, nestacionarno električno pražnjenje u plinu koje se javlja u električnom. polje pod pritiskom gasa do nekoliko. stotine kPa. Odlikuje se vijugavim razgranatim oblikom i brzim razvojem (oko 10 7 s), praćen karakterističnim zvukom ... ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik
- (električna iskra), nestacionarni električni. pražnjenje u gasu koje se javlja u električnom polje pod pritiskom gasa do nekoliko. atm. Odlikuje se krivudavim razgranatim oblikom i brzim razvojem (oko 10 7. godine). Tempo pa in ch. kanal I. r. dostiže 10.000 K... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik
Električna iskra ima oblik tanke, hirovito zakrivljene i jarko svjetleće trake, koja je obično jako razgranata (Sl. 174). Ovaj blistavi kanal iskre, međutim, nikada ni na koji način nije sličan onim oštrougaonim cik-cakovima pomoću kojih je uobičajeno da se simbolizira munja.
Rice. 174. Karakterističan izgled iskre.
Traka iskre velikom brzinom prožima prazninu, gasi se i ponovo se pojavljuje. Fotografisanje iskre kamerom sa brzo pokretnim objektivom (Bays kamera) ili filmom koji se brzo kreće pokazuje da nekoliko pražnjenja prolazi kroz isti kanal iskre, koji je ponekad deformisan. Za proučavanje pojedinačnih faza razvoja varnice koriste se foto-zatvarači, kontrolisani visokofrekventnom strujom i zasnovani na primeni Kerovog fenomena (§ 95). Jedno od prvih studija strukture iskre izveo je prof. Rozhansky 1911. Rozhansky je fotografirao iskru odbijajući iskru djelovanjem magnetskog polja.
Raspad gasa, koji kulminira varničnim pražnjenjem, dešava se pri određenoj jačini polja, koja bi trebalo da bude veća, što je veća gustina gasa i manja je njegova početna jonizacija.
Ispod su numerički podaci koji karakteriziraju veličinu iskrišta u zraku prostorije. Jačina električnog polja u blizini elektroda jako ovisi o zakrivljenosti
površine elektrode, dakle, minimalni naponi pri kojima, za datu udaljenost između elektroda, počinje lavinsko pražnjenje, nisu isti za elektrode raznih oblika; između vrhova, varničko pražnjenje počinje pri nižem naponu nego između kuglica ili prr elektroda.
Varnični razmak u zraku prostorije
(vidi skeniranje)
Zrak u prostoriji obično sadrži vrlo mali broj jona, oko nekoliko hiljada po kubni centimetar(u normalnom električnom stanju atmosfere blizu zemljine površine - u prosjeku oko 700 parova jona po 1 cm
Rice. 175. Shema razvoja negativnog streamera
Kada se na elektrode dovede dovoljno visok napon, počinje rast elektronskih lavina, ali zbog malog početnog broja iona potrebno je vrijeme da se proces koji je počeo završi stvaranjem iskre. Ako spojite elektrode na izvor struje visokog napona na ekstremno kratko vrijeme, tada razvoj elektronskih laboratorija neće imati vremena da se završi iskričnim pražnjenjem. Mjerenje vremena tokom kojeg se u plinu zbog razvoja lavina formiraju kanali povećane električne provodljivosti pokazalo je da u ovaj slučaj jonizacija fotona igra važnu ulogu.
Na sl. 175 je dijagram koji objašnjava zašto je rast električno vodljivog kanala ili, kako kažu, širenje
streamer, brži je od napredovanja elektronske lavine. Na ovoj slici, lavine su konvencionalno prikazane kao zasjenjene čunjeve, a putanje fotona su prikazane kao valovite linije. Mora se zamisliti da se unutar svakog konusa, koji predstavlja lavinu u razvoju, gas jonizuje udarima elektrona; novoodcijepljeni elektroni, ubrzani poljem, ioniziraju čestice plina na koje nailaze, pa se tako broj elektrona koji se kreću prema anodi i broj pozitivnih jona koji se kreću prema katodi povećavaju poput lavine. Lijevi krajevi valovitih linija prikazuju atome koji su bili "pobuđeni" udarom elektrona, a zatim emitovali foton. Krećući se brzinom, fotoni sustižu lavinu i na nekom mjestu, koje je prikazano na kraju valovite linije, jonizuju česticu plina. Elektron koji se ovdje odvoji, jureći prema anodi, stvara novu lavinu daleko ispred prve lavine. Dakle, dok prva lavina raste, recimo, za veličinu male strelice prikazane na sl. 175, kanal povećane električne provodljivosti gasa u nastajanju, tj. strimer, proteže se do veličine velike strelice prikazane na istoj slici. U sljedećoj fazi, pojedinačne lavine u negativnoj struji, sustižući jedna drugu, spajaju se, formirajući integralni kanal joniziranog plina (na slici je prva lavina već pretekla drugu, a četvrta petu).
Fizičke i matematičke uslove pod kojima može doći do razvoja streamera teoretski su proučavali Meek i Loeb 1940). Kao što je već gore objašnjeno, negativni streamer je, u suštini, napredovanje lavina elektrona ubrzano djelovanjem fotojonizacije i njihovo spajanje u zajednički električno provodljivi kanal.
Pozitivni streamer ima potpuno drugačiju strukturu i suštinski drugačija svojstva. zajednička karakteristika kod negativnog streamera je samo fotojonizacija, koja u oba slučaja igra dominantnu ulogu.
Pozitivni streamer je plazma kanal s plinskim pražnjenjem koji brzo raste od anode do katode. Na sl. 176 shematski prikazuje kako se takav kanal razvija. Nastanku pozitivnog strujanja prethodi trčanje lavina elektrona kroz prazninu u gasnom pražnjenju. Odlaze na putu veliki broj novonastalih pozitivnih jona, čija je koncentracija posebno visoka tamo gdje su lavine dobile svoj najveći razvoj, odnosno u blizini anode (Sl. 176, gore lijevo). Ako koncentracija pozitivnih iona ovdje dostigne određenu vrijednost (blizu ionima u ), tada se, prvo, detektuje intenzivna fotojonizacija, drugo, elektroni koje oslobađaju čestice plina koje su apsorbirale fotone privlače pozitivni prostorni naboj na glavu pozitivni streamer, i, treće, zbog fotojonizacije se povećava koncentracija pozitivnih iona na putu streamera do katode. Na sl. 176 putanja fotona je prikazano kao valovite linije; fotoni se izbacuju u različitim smjerovima iz područja pozitivnog prostornog naboja (kratke strelice pokazuju smjer kretanja otcijepljenih elektrona); Može se vidjeti da je mnogo elektrona uvučeno u područje najveće koncentracije pozitivnih jona u glavu pozitivnog strimera. Zasićenje prostora ispunjenog pozitivnim naelektrisanjem elektronima pretvara ovu oblast u plazmu koja se gasi.
(kliknite za pregled skeniranja)
Tako se u gasu formira kanal visoke električne provodljivosti. Formiranje ovog kanala sa plazmom u gasnom pražnjenju je razvoj pozitivnog streamera (Sl. 176). Ako postoji dovoljna koncentracija pozitivnih jona na putu ovog kanala koji raste prema katodi u glavnom dijelu streamera, tada se strimer kreće ogromnom brzinom. U suprotnom, pukne.
Gore objašnjene sheme razvoja streamera daju samo približnu ideju pripremna faza iskre. Stvarna slika razvoja streamera je složenija, jer se rezultirajući prostorni naboji oštro izobličuju električno polje zbog čega se pojavio streamer.
U dugim prazninama u plinskom pražnjenju, nepravilnosti polja i nedovoljna fotojonizacija u smjeru najkraće udaljenosti od glave strimera do elektrode dovode do zakrivljenosti kanala i pojave brojnih grananja.
Razvoj pozitivnih streamera počinje na pozitivnoj elektrodi na mjestima najveće jačine polja: u blizini oštrih izbočina, oštrih rubova i drugih nepravilnosti površine anode. Stoga, tokom pražnjenja između vrha i diska, često se primećuju varnice koje povezuju pozitivni vrh sa središtem negativnog diska, i varnice koje povezuju ivice pozitivno naelektrisanog diska sa negativnim vrhom (Sl. 177); u prvom slučaju dolazi do kvara na nižem naponu.
Rice. 177. Karakterističan pogled na iskristanje između vrha i diska sa velikim pražnjenjem.
Rice. 178. Fotografija iskre na filmu u pokretu.
Deformacija polja naelektrisanjem formiranim u strimeru i kombinacija složenih procesa koji se odvijaju u strujcu dovode do činjenice da se iskreno pražnjenje često razvija u udarima. Gde
novi streamer pokreće put koji je postavio prethodni mrtvi streamer. Na sl. 178 prikazuje fotografiju jednog iskrišta. film koji se brzo kreće. Ovdje se može vidjeti trzavi razvoj iskre i može se vidjeti da negativni i pozitivni strimeri rastu jedni prema drugima. Kada se glave strimera sretnu, formira se provodni kanal kroz koji dolazi do pražnjenja.
Slična, ali još složenija slika nalazi se u razvoju munje. Početna faza je razvoj pilotskog munjevitog strimera, čiji je sjaj gotovo neprimjetan. Tipično, pilotski streamer se širi iz negativno nabijenog oblaka. Snažne elektronske lavine jure duž još uvijek uskog kanala povećane jonizacije, formiranog od strane pilota munje, brzinom od nekoliko hiljada kilometara u sekundi, stvarajući prilično sjajan sjaj. Električna provodljivost kanala u ovom slučaju se enormno povećava, a poprečni presjek kanala se širi. Ova faza se zove razvoj munjevitog lidera. Sa malom početnom jonizacijom vazduha, razvoj vođe se dešava naglo - sa zaustavljanjem na desetine milisekundi nakon svakog njegovog širenja (takve vođice se nazivaju „stepenastim“ za razliku od tzv. „lancetastih“ koje se šire kontinuirano brzina).
Rice. 179. Fotografija munje na filmu u pokretu. Ovdje su pauze između prvih taktova i posljednje pauze četiri puta duže.
Kada se vođa približi zemlji, naboji suprotnog predznaka se induciraju u zemlji i iz visoke zgrade, gromobrane, drveće raste kontra vođa. U trenutku njegovog spajanja sa vođom koji se spušta iz oblaka, odnosno kada se praznina između oblaka i tla pokaže kao zatvoreni elektroprovodljivi kanal, glavno pražnjenje groma teče kroz ovaj kanal brzinom od oko desetine hiljadama kilometara u sekundi. Ako je kanal imao grane (a to se obično događa), tada se glavno pražnjenje širi duž svih grana Prečnik glavnog kanala
munja obično ima veličinu od 10-20 cm i najsjajniji sjaj u donjem dijelu. Kanal stvara visok krvni pritisak, koji nakon udara groma izaziva puknuće kanala, što dovodi do pojave grmljavine. Naboj koji nosi grom je obično nekoliko kulona, a često i nekoliko desetina kulona. Trenutna vrijednost struje groma je često desetine, a ponekad i stotine hiljada ampera.
Pražnjenje groma obično nosi naboje samo iz nekog dijela oblaka. Naplate iz drugih dijelova oblaka hrle na ovo mjesto. Stoga se najčešće nakon prvog udara groma nakon stotinki sekunde javljaju ponovljeni udari (dva, tri ili više) u isti, ali ponekad donekle deformisani ili na drugi način razgranati kanal; svakom od njih prethodi vođica koja obnavlja električnu provodljivost kanala.
Rice. 180. Šema grmljavinskog (kumulonimbusa) oblaka.
Rice. 179 reprodukuje sliku pet udara groma na jednom kanalu, snimljenu na filmu u pokretu. U nekim slučajevima jak vjetar pomjera kanal munje tako da se čak i pri fotografiranju konvencionalnim aparatom mogu razlikovati pojedinačni udari pražnjenja.
Na sl. 180 prikazuje dijagram najčešće distribucije naelektrisanja u grmljavinskom oblaku. Negativni naboji su obično raspoređeni na prednjoj ivici oblaka i duž njegovog donjeg dijela. Postoji i područje pozitivnih naboja; cijeli gornji dio oblaka je također pozitivno nabijen. Smjer vjetra (označen strelicama na slici) koji raznosi oblak obično je suprotan od prizemnog vjetra. u početku jaka kiša nosi pozitivan naboj iz oblaka, zatim slijedi umjereno negativno nabijena kiša.
U odsustvu grmljavine, električno polje u atmosferi je usmjereno odozgo prema dolje, budući da je zemlja negativno nabijena, a pozitivno se raspršuje u atmosferi.
Kada nema ometajućih uticaja koje stvaraju, posebno grmljavinski oblaci, jačina električnog polja u atmosferi opada sa visinom. Na tlu je jačina električnog polja reda veličine.Na visini je jednaka i na visini od približno Jačina polja na visini od 20 km je 100 puta manja nego u blizini zemlje.
Ovo brzo smanjenje jačine električnog polja sa visinom ukazuje da, u poređenju sa homogeno polje električno polje u atmosferi je veoma komplikovano naelektrisanjem raspoređenim u atmosferskom vazduhu.
Tokom grmljavine, jačina polja u atmosferi može biti 100 do 1000 puta veća od normalne.
Pod grmljavinskim oblakom se smjer polja najčešće obrće, od tla do negativno nabijene donje ivice oblaka, a jačina polja u blizini tla prije pražnjenja groma može doseći 200-300 hiljada volti po metru. Razlika potencijala između oblaka i tla prije udara groma je često stotine miliona, a ponekad i milijarde volti. Većina udara groma dolazi od negativno nabijenih oblaka. Munja je često duga nekoliko kilometara. Često se pražnjenja munje javljaju između pojedinačnih oblaka. Zapažene su grmljavine, u kojima je bilo 4-7 hiljada udara groma na sat. Na planeti se, u prosjeku, javlja oko 44 hiljade grmljavina dnevno (u jednom trenutku, u prosjeku, oko 1800 grmljavina) i nekoliko hiljada udara groma svake minute.
Rice. 181. Fotografija loptaste munje
U rijetkim slučajevima primjećuju se pražnjenja munje potpuno drugačijeg tipa. Na sl. 181 reproducira jednu od fotografija loptaste munje. Prema posmatračima vatrene lopte obično imaju oblik svjetlećih kugli prečnika oko 10-20 cm, a ponekad i nekoliko metara. Kuglasta munja se kreće glatko, malom brzinom, au nekim slučajevima i naglo. Zabilježeni su slučajevi kada je loptasta munja, dodirujući tlo ili bilo koji predmet, eksplodirala i izazvala teška razaranja.
Brojni pokušaji laboratorijske reprodukcije ove vrste pražnjenja nisu dali zadovoljavajuće rezultate, uprkos činjenici da su neki istraživači (Plante u Gezehusu 1900., Cawood, itd.)
uspeo da dobije ocene tip lopte. Na sl. 182 Planteovo iskustvo je objašnjeno. Ako se pomoću visokonaponskog izvora konstantnog napona anoda uroni u elektrolit, a katoda se iznese na površinu elektrolita, tada se zapali lučno pražnjenje. Ali kada je katoda uronjena u elektrolit, a anoda dovedena na površinu elektrolita, luk se ne može formirati, jer je isključena mogućnost žarenja i termoionske emisije iz datahode. Plante je otkrio da je u ovom slučaju, podložno određenim uslovima između anode i površine elektrolita formira se svijetleća i brzo rotirajuća kugla koja nakon nekog vremena klizi po površini elektrolita do katode.
Rice. 182. Šema Planteovog eksperimenta.
Rice. 183. Fotografija munje sa perlama.
Jedna od mnogih hipoteza predloženih za objašnjenje kuglaste munje (Majsnerova hipoteza) tumači ovu vrstu pražnjenja kao vrtlog plazme gasnog pražnjenja koja se javlja u krivini linearne munje. Prema drugoj hipotezi (Mathias), pretpostavlja se da se energija pražnjenja kemijski akumulira u kugličnoj munji, te se formiraju nestabilna viša jedinjenja dušika s kisikom, sposobna da se raspadnu eksplozijom.
Ponekad se pokaže da se munja sastoji od nekoliko desetina malih svjetlećih kuglica (prečnika manjeg od 10 cm), udaljenih jedna od druge na udaljenosti manjoj od metra. Ova vrsta pražnjenja naziva se neprecizna munja (Sl. 183). Još uvijek ne postoji prihvatljiva, dovoljno potkrijepljena teorija kuglastih i kugličnih munja.
Ako se pri upotrebi visokog istosmjernog napona između elektroda postavi ploča od čvrstog dielektrika (staklo, ebonit, itd.), a ta ploča ima takvu debljinu da je iskra ne probije, a širina nije prevelika velika, tada se opaža klizno pražnjenje iskre, koje prolazi po površini ploče i savija se oko nje. Za proučavanje ovog pražnjenja, on se kreira na fotografskoj ploči i zatim razvija (Sl. 184). Slike pražnjenja koje se dobijaju na ovaj način nazivaju se Lichtenbergovim figurama. Njihov radijus je proporcionalan naponu impulsa pražnjenja. Ovo se koristi (koristeći posebne uređaje za fotografisanje kliznog pražnjenja - klidonografe) tokom mise, statistička studija munja"
U SSSR-u se provodi sistematsko proučavanje munje i metoda zaštite od groma. Vodeća uloga u ovoj oblasti pripada visokonaponskoj laboratoriji Energetskog instituta Akademije nauka SSSR-a.
Kada napon nije dovoljno visok da razbije prazninu u plinu, prikazuju se elektrode poseban tipčin-kruna.
Rice. 184. Klizanje će isprazniti pozitivnu elektrodu.
Korona pražnjenje na visokonaponskim mrežama uzrokuje curenje struje.
Proučavanje korone pokazalo je da se na pozitivnoj elektrodi koronsko pražnjenje pri relativno niskim naponima sastoji od niza elektronskih lavinskih impulsa koji traju svakih desethiljaditi dio sekunde. Kod većeg napona, diskontinuitet fenomena je manje pogođen, a glavnu ulogu imaju strimeri koji se prekidaju tamo gdje je jačina polja premala za njihovo širenje. Struktura i priroda sjaja koronskog pražnjenja na negativnoj elektrodi donekle je slična zoni užarenog pražnjenja blizu katode.