Pelepasan percikan. Konsep lucutan percikan Pelepasan ini dicirikan oleh bentuk yang terputus-putus

Pelepasan seperti itu biasanya terjadi pada tekanan pada urutan tekanan atmosfer dan disertai dengan suatu karakteristik efek suara- percikan "berderak". Suhu di saluran utama pelepasan percikan api bisa mencapai 10.000. Di alam, pelepasan bunga api sering terjadi dalam bentuk petir. Jarak yang “ditembus” oleh percikan api di udara bergantung pada tegangan Medan listrik pada permukaan elektroda dan bentuknya. Untuk bola yang jari-jarinya jauh lebih besar daripada celah pelepasan, dianggap sama dengan 30 persegi panjang per sentimeter, untuk jarum - 10 kV per sentimeter.

Kondisi [ | ]

Pelepasan percikan biasanya terjadi ketika daya sumber energi tidak mencukupi untuk mendukung pelepasan busur atau pelepasan pijar dalam kondisi tunak. Dalam hal ini, bersamaan dengan peningkatan tajam dalam arus pelepasan, tegangan melintasi celah pelepasan untuk waktu yang sangat singkat (dari beberapa mikrodetik menjadi beberapa ratus mikrodetik) turun di bawah tegangan pemadaman pelepasan percikan, yang menyebabkan penghentian pembuangannya. Kemudian beda potensial antar elektroda kembali meningkat, mencapai tegangan penyalaan, dan proses berulang. Dalam kasus lain, ketika kekuatan sumber energi cukup besar, seluruh rangkaian fenomena karakteristik pelepasan ini juga diamati, tetapi mereka hanya merupakan proses sementara yang mengarah pada pembentukan pelepasan jenis lain - paling sering berupa busur. satu.

Alam [ | ]

Pelepasan percikan api adalah sekumpulan garis-garis yang terang, cepat menghilang atau saling menggantikan seperti benang, seringkali sangat bercabang -. Saluran-saluran ini diisi dengan plasma, yang dalam pelepasan percikan yang kuat tidak hanya mencakup ion-ion gas sumber, tetapi juga ion-ion zat elektroda, yang menguap secara intensif di bawah aksi pelepasan. Mekanisme pembentukan saluran percikan (dan akibatnya terjadinya pelepasan percikan) dijelaskan oleh teori streamer tentang gangguan listrik gas. Menurut teori ini, dari longsoran elektron yang timbul pada medan listrik celah pelepasan, dalam kondisi tertentu, pita- saluran bercabang tipis bercahaya redup yang mengandung atom gas terionisasi dan elektron bebas terpisah darinya. Diantaranya kita dapat menyoroti apa yang disebut pemimpin- pelepasan cahaya redup, “membuka” jalan bagi pelepasan utama. Berpindah dari satu elektroda ke elektroda lainnya, ia menutup celah pelepasan dan menghubungkan elektroda dengan saluran konduktif kontinu. Kemudian pelepasan utama mengalir ke arah yang berlawanan di sepanjang jalur yang telah ditentukan, disertai dengan peningkatan tajam dalam kekuatan arus dan jumlah energi yang dilepaskan di dalamnya. Tiap saluran meluas dengan cepat, mengakibatkan gelombang kejut pada batas-batasnya. Kombinasi gelombang kejut dari saluran percikan yang meluas menghasilkan suara yang dianggap sebagai “retakan” percikan api (dalam kasus petir, guntur).

Tegangan pengapian dari pelepasan bunga api biasanya cukup tinggi. Kekuatan medan listrik pada percikan berkurang dari beberapa puluh kilovolt per sentimeter (kV/cm) pada saat kerusakan menjadi sekitar 100 V/cm setelah beberapa mikrodetik. Arus maksimum dalam pelepasan percikan yang kuat dapat mencapai nilai beberapa ratus kiloampere.

Jenis pelepasan percikan khusus - pelepasan percikan geser, yang terjadi di sepanjang antarmuka antara gas dan dielektrik padat yang ditempatkan di antara elektroda, asalkan kuat medan melebihi kuat tembus udara. Daerah pelepasan percikan geser, yang didominasi oleh muatan bertanda satu, menginduksi muatan bertanda berbeda pada permukaan dielektrik, akibatnya saluran percikan menyebar di sepanjang permukaan dielektrik, membentuk apa yang disebut gambar Lichtenberg .

Proses yang mendekati proses yang terjadi selama pelepasan percikan juga merupakan karakteristik pelepasan sikat, yang merupakan tahap transisi antara keduanya

7. Pelepasan percikan api

Pelepasan percikan api, tidak seperti jenis pelepasan lainnya, terjadi secara intermiten meskipun menggunakan sumber tegangan konstan. Oleh penampilan pelepasan percikan adalah sekumpulan garis zigzag terang yang terus-menerus saling menggantikan. Garis-garis bercahaya - saluran percikan - menyebar dari kedua elektroda. Kesenjangan pelepasan dalam kasus percikan api tidak seragam, sehingga studi kuantitatif tentang proses-proses dalam pelepasan percikan api sulit dilakukan. Salah satu metode utama untuk mempelajari pelepasan percikan api adalah fotografi.

Potensi penyalaan dari percikan api sangat tinggi. Namun, ketika celah tersebut telah ditembus, resistansinya menurun tajam, dan arus yang signifikan melewati celah tersebut. Jika daya sumber rendah, debitnya akan padam. Setelah ini, tegangan pada celah pelepasan meningkat lagi dan pelepasan dapat menyala kembali. Proses ini disebut osilasi relaksasi pelepasan. Jika celah pelepasan mempunyai kapasitas yang besar maka saluran percikan akan bersinar terang dan menimbulkan kesan garis-garis lebar. Ini adalah pelepasan percikan yang kental.

Jika ada penghalang di antara elektroda, percikan api akan menembusnya, membentuk lubang yang kurang lebih sempit. Telah diketahui bahwa suhu gas di saluran percikan dapat meningkat hingga nilai yang sangat tinggi (10.000-12000 K). Pembentukan daerah bertekanan tinggi dan pergerakannya di dalam gas bersifat eksplosif dan disertai dengan efek suara. Ini mungkin berupa suara sedikit berderak (dengan sedikit tekanan berlebih) atau guntur.

Jenis khusus pelepasan percikan adalah pelepasan geser yang terjadi di sepanjang antarmuka antara dielektrik padat dan gas di sekitar elektroda logam (ujung) yang menyentuh permukaan ini. Jika Anda menggunakan pelat fotografi sebagai dielektrik, Anda dapat membuat gambar ini terlihat oleh mata. Bentuk yang diperoleh dengan menggunakan lucutan percikan pada permukaan dielektrik disebut gambar Lichtenberg. Angka Lichtenberg dapat digunakan untuk menentukan polaritas pelepasan dan untuk menentukan tegangan tinggi tegangan maksimum pulsa pelepasan berbanding lurus dengan jari-jari permukaan yang ditempati oleh gambar. Instrumen untuk mengukur tegangan sangat tinggi - klinodograf - didasarkan pada prinsip ini. Jika jarak antar elektroda kecil, maka pelepasan percikan disertai dengan rusaknya anoda - erosi. Efek ini digunakan untuk pengelasan titik dan pemotongan logam.

Berdasarkan berbagai pengamatan lucutan bunga api pada tahun 1940, Mick dan secara mandiri Rether mengemukakan teori lucutan bunga api, yang disebut teori streamer. Streamer adalah wilayah gas dengan tingkat ionisasi tinggi, merambat menuju katoda (streamer positif) atau menuju anoda (streamer negatif). Teori streamer adalah teori kerusakan longsoran tunggal. Menurut teori ini, longsoran elektron melewati antara elektroda. Setelah longsoran salju berlalu, elektron jatuh ke anoda, dan ion positif, yang memiliki kecepatan jauh lebih rendah, membentuk ruang terionisasi berbentuk kerucut. Kepadatan ion di ruang ini tidak cukup untuk penguraian. Namun, di bawah pengaruh fotoelektron, terjadi longsoran tambahan. Longsoran ini akan bergerak menuju batang longsoran utama jika medan muatan ruangnya sepadan dengan tegangan yang diberikan. Dengan demikian, muatan ruang terus meningkat, dan proses tersebut berkembang sebagai streamer yang merambat sendiri. Ketika tegangan yang diterapkan pada celah pelepasan melebihi nilai kerusakan minimum, medan muatan ruang yang dihasilkan oleh longsoran salju akan sepadan dengan besarnya medan eksternal bahkan sebelum longsoran mencapai anoda. Dalam hal ini, pita muncul di tengah celah. Jadi, agar terjadinya streamer, dua kondisi dasar harus dipenuhi: 1) medan longsoran dan medan yang ditimbulkan oleh tegangan yang diterapkan pada elektroda harus berada dalam rasio tertentu dan 2) bagian depan longsoran harus mengeluarkan emisi dalam jumlah yang cukup. foton untuk memelihara dan mengembangkan streamer.

Pada kekuatan tinggi sumber, lucutan percikan berubah menjadi busur. Petir juga termasuk dalam pelepasan percikan. Dalam hal ini, satu elektroda adalah awan dan yang lainnya adalah tanah. Tegangan pada petir mencapai jutaan volt, dan arusnya mencapai ratusan kiloamper. Muatan yang ditransfer oleh petir biasanya 10-30 coulomb, dan dalam beberapa kasus mencapai 300 coulomb.

Pelepasan percikan

Pelepasan percikan(percikan listrik) - suatu bentuk pelepasan listrik non-stasioner yang terjadi dalam gas. Pelepasan seperti itu biasanya terjadi pada tekanan pada urutan tekanan atmosfer dan disertai dengan efek suara yang khas - “derak” percikan api. Suhu di saluran utama pelepasan percikan api bisa mencapai 10.000. Di alam, pelepasan bunga api sering terjadi dalam bentuk petir. Jarak yang “ditembus” oleh percikan api di udara bergantung pada tegangan dan dianggap sama dengan 10 kV per 1 sentimeter.

Kondisi

Alam

Pelepasan percikan adalah kumpulan saluran percikan yang terang, cepat menghilang atau saling menggantikan, seringkali sangat bercabang. Saluran-saluran ini diisi dengan plasma, yang dalam pelepasan percikan yang kuat tidak hanya mencakup ion-ion gas sumber, tetapi juga ion-ion zat elektroda, yang menguap secara intensif di bawah aksi pelepasan. Mekanisme pembentukan saluran percikan (dan akibatnya terjadinya pelepasan percikan) dijelaskan oleh teori streamer tentang gangguan listrik gas. Menurut teori ini, dari longsoran elektron yang timbul di medan listrik celah pelepasan, dalam kondisi tertentu, terbentuk pita - saluran bercabang tipis bercahaya redup yang mengandung atom gas terionisasi dan elektron bebas dipisahkan darinya. Diantaranya kita dapat menyoroti apa yang disebut. pemimpin - pelepasan cahaya lemah yang "membuka" jalan bagi pelepasan utama. Berpindah dari satu elektroda ke elektroda lainnya, ia menutup celah pelepasan dan menghubungkan elektroda dengan saluran konduktif kontinu. Kemudian pelepasan utama mengalir ke arah yang berlawanan di sepanjang jalur yang telah ditentukan, disertai dengan peningkatan tajam dalam kekuatan arus dan jumlah energi yang dilepaskan di dalamnya. Tiap saluran meluas dengan cepat, mengakibatkan gelombang kejut pada batas-batasnya. Kombinasi gelombang kejut dari saluran percikan yang meluas menghasilkan suara yang dianggap sebagai “retak” percikan api (dalam kasus petir, guntur).

Tegangan pengapian dari pelepasan bunga api biasanya cukup tinggi. Kekuatan medan listrik pada percikan berkurang dari beberapa puluh kilovolt per sentimeter (kV/cm) pada saat kerusakan menjadi ~100 volt per sentimeter (V/cm) setelah beberapa mikrodetik. Arus maksimum dalam pelepasan percikan yang kuat dapat mencapai nilai beberapa ratus ribu ampere.

Perilaku lucutan percikan dapat dilihat dengan sangat baik dalam rekaman lucutan gerak lambat (Fimp. = 500 Hz, U = 400 kV) yang diperoleh dari transformator Tesla. Durasi rata-rata arus dan pulsa tidak cukup untuk menyalakan busur, tetapi cukup cocok untuk pembentukan saluran percikan terang.

Catatan

Sumber

A. A. Vorobyov, Teknologi tegangan tinggi. - Moskow-Leningrad, GosEnergoIzdat, 1945.
Ensiklopedia Fisik, jilid 2 - M.: Ensiklopedia Besar Rusia hal.218.
Raiser Yu.P. Fisika pelepasan gas. - edisi ke-2. - M.: Nauka, 1992. - 536 hal. - ISBN 5-02014615-3

Lihat juga

Yayasan Wikimedia. 2010.

Lihat apa itu "Pelepasan percikan" di kamus lain:

- (percikan), kelistrikan tidak stabil pelepasan yang terjadi ketika, segera setelah celah pelepasan terputus, tegangan yang melewatinya turun untuk waktu yang sangat singkat (dari beberapa pecahan mikrodetik menjadi ratusan mikrodetik) di bawah nilai tegangan... ... Ensiklopedia fisik

pelepasan percikan- Pelepasan pulsa listrik berupa benang bercahaya yang terjadi ketika tekanan darah tinggi gas dan ditandai dengan intensitas tinggi garis spektral atom atau molekul terionisasi. [GOST 13820 77] pelepasan percikan Debit penuh di... ... Panduan Penerjemah Teknis

- (percikan listrik) pelepasan listrik tidak stasioner dalam suatu gas yang terjadi dalam medan listrik pada tekanan gas sampai beberapa atmosfer. Ia dibedakan dari bentuknya yang berliku-liku, bercabang, dan perkembangannya yang cepat (kira-kira 10 7 detik). Suhu di saluran utama... Kamus Ensiklopedis Besar

Pelepasan percikan- (percikan) pelepasan pulsa listrik dalam bentuk benang bercahaya, lewat pada tekanan gas tinggi dan ditandai dengan garis spektral atom dan molekul terionisasi intensitas tinggi... Ensiklopedia Rusia tentang perlindungan tenaga kerja

Pelepasan percikan- 3.19 Pelepasan bunga api adalah pelepasan sempurna dalam dielektrik gas atau cairan. Sumber … Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis

- (percikan listrik), pelepasan listrik tidak stasioner dalam suatu gas yang terjadi dalam medan listrik pada tekanan gas sampai beberapa atmosfer. Ia dibedakan dari bentuknya yang berliku-liku, bercabang, dan perkembangannya yang cepat (sekitar 10–7 detik). Suhu di utama...... kamus ensiklopedis

pelepasan percikan- kibirkštinis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. pelepasan percikan vok. Funkenentladung, f; Funkentladung, f rus. pelepasan percikan, m pranc. décharge par étincelles, f … Fizikos terminų žodynas

Percikan, salah satu bentuk pelepasan listrik pada gas; biasanya terjadi pada tekanan pada urutan tekanan atmosfer dan disertai dengan efek suara yang khas: “kresek” percikan api. Dalam kondisi alami, I. r. paling sering diamati dalam bentuk petir... ... Ensiklopedia Besar Soviet

Percikan listrik adalah pelepasan listrik tidak stasioner pada suatu gas yang terjadi pada arus listrik. lapangan pada tekanan gas hingga beberapa. ratusan kPa. Hal ini dibedakan dengan bentuk yang berliku-liku, bercabang dan perkembangan yang cepat (kira-kira 10 7 detik), disertai dengan suara yang khas... ... Kamus Besar Ensiklopedis Politeknik

- (percikan listrik), listrik tidak stasioner. pelepasan gas yang terjadi pada listrik lapangan pada tekanan gas hingga beberapa. ATM. Ia dibedakan dari bentuknya yang berliku-liku, bercabang, dan perkembangannya yang cepat (kira-kira 10 7 detik). Tempo pa di bab. saluran I.r. mencapai 10.000 K.. Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis

Percikan listrik tampak seperti strip tipis, melengkung aneh, dan bercahaya terang, yang biasanya bercabang banyak (Gbr. 174). Namun, saluran percikan bercahaya ini sama sekali tidak mirip dengan zigzag bersudut lancip yang biasa digunakan untuk menggambarkan petir secara konvensional.

Beras. 174. Ciri-ciri munculnya percikan api.

Sepotong percikan dengan kecepatan luar biasa menembus celah pelepasan, padam dan muncul kembali. Memotret percikan api menggunakan kamera dengan lensa yang bergerak cepat (kamera dasar) atau dengan film yang bergerak cepat menunjukkan bahwa beberapa pelepasan mengalir melalui saluran percikan yang sama, yang terkadang berubah bentuk. Untuk mempelajari masing-masing tahap perkembangan percikan, digunakan gerbang foto yang dikendalikan oleh arus frekuensi tinggi dan berdasarkan penggunaan fenomena Kerr (§ 95). Salah satu studi pertama tentang struktur percikan api dilakukan oleh Prof. Rozhansky pada tahun 1911 Rozhansky memotret percikan api, membelokkan percikan tersebut dengan aksi medan magnet.

Pemecahan gas yang mengakibatkan keluarnya percikan api terjadi pada kuat medan tertentu, yang seharusnya semakin besar, semakin tinggi massa jenis gas dan semakin rendah ionisasi awalnya.

Di bawah ini adalah data numerik yang mencirikan ukuran celah percikan di udara ruangan. Kuat medan listrik di dekat elektroda sangat bergantung pada kelengkungan

permukaan elektroda, oleh karena itu tegangan minimum di mana pelepasan longsoran dimulai untuk jarak tertentu antara elektroda tidak sama untuk elektroda berbagai bentuk; Di antara ujung-ujungnya, pelepasan percikan dimulai pada tegangan yang lebih rendah dibandingkan antara bola atau elektroda PLR.

Celah percikan di udara ruangan

(lihat pemindaian)

Udara ruangan biasanya hanya mengandung sejumlah kecil ion, kira-kira beberapa ribu ion per centimeter kubik(dalam keadaan listrik normal atmosfer di permukaan bumi - rata-rata sekitar 700 pasang ion per 1 cm

Beras. 175. Skema pengembangan pita negatif

Ketika tegangan yang cukup tinggi diterapkan ke elektroda, pertumbuhan longsoran elektron dimulai, tetapi karena jumlah ion awal yang kecil, diperlukan waktu untuk menyelesaikan proses dengan pembentukan percikan. Jika Anda menghubungkan elektroda ke sumber arus tegangan tinggi dengan kecepatan yang sangat tinggi waktu yang singkat, maka perkembangan laboratorium elektronik tidak akan sempat berakhir dengan percikan api. Mengukur waktu di mana saluran dengan peningkatan konduktivitas listrik terbentuk di dalam gas karena perkembangan longsoran salju menunjukkan bahwa di pada kasus ini Ionisasi foton memainkan peran penting.

Pada Gambar. 175 menyajikan diagram yang menjelaskan mengapa saluran penghantar listrik tumbuh, atau, seperti yang mereka katakan, penyebarannya

streamer, terjadi lebih cepat daripada kemajuan longsoran elektronik. Dalam gambar ini, longsoran salju secara kondisional ditampilkan sebagai kerucut yang diarsir, dan jalur foton digambarkan sebagai garis bergelombang. Kita harus membayangkan bahwa di dalam setiap kerucut yang melambangkan longsoran salju yang sedang berkembang, gas terionisasi oleh tumbukan elektron; elektron yang baru terlepas, dipercepat oleh medan, mengionisasi partikel gas yang ditemuinya, dan dengan demikian jumlah elektron yang berpindah ke anoda dan jumlah ion positif yang melayang ke katoda meningkat secara eksponensial. Ujung kiri garis bergelombang menunjukkan atom yang “tereksitasi” oleh tumbukan elektron dan kemudian memancarkan foton. Bergerak dengan kecepatan, foton menyusul longsoran salju dan di beberapa tempat, yang digambarkan oleh ujung garis bergelombang, mengionisasi partikel gas. Elektron yang terpecah di sini, bergegas menuju anoda, menghasilkan longsoran salju baru jauh sebelum longsoran pertama. Jadi, ketika longsoran salju pertama bertambah, katakanlah, sebesar panah kecil yang ditunjukkan pada Gambar. 175, saluran yang muncul dari peningkatan konduktivitas listrik gas, yaitu streamer, meluas hingga ukuran panah besar yang ditunjukkan pada gambar yang sama. Pada tahap selanjutnya, longsoran individu dalam pita negatif, saling mendahului, bergabung, membentuk saluran integral gas terionisasi (pada gambar, longsoran pertama telah menyusul longsoran kedua, dan longsoran keempat menyusul longsoran kelima).

Kondisi fisik dan matematika di mana pengembangan streamer dapat terjadi secara teoritis dipelajari oleh Meek dan Loeb pada tahun 1940). Seperti yang sudah dijelaskan di atas, streamer negatif pada dasarnya adalah kemajuan longsoran elektron yang dipercepat oleh fotoionisasi dan penggabungannya ke dalam saluran penghantar listrik yang umum.

Streamer positif memiliki struktur yang sangat berbeda dan sifat yang sangat berbeda. Sebuah fitur umum Satu-satunya hubungannya dengan streamer negatif adalah fotoionisasi, yang dalam kedua kasus memainkan peran dominan.

Streamer positif adalah saluran plasma pelepasan gas yang tumbuh dengan cepat dari anoda ke katoda. Pada Gambar. 176 secara skematis menjelaskan bagaimana saluran tersebut berkembang. Munculnya streamer positif didahului oleh lewatnya longsoran elektron melintasi celah pelepasan gas. Mereka pergi setelahnya jumlah yang besar ion positif yang baru terbentuk, yang konsentrasinya sangat tinggi di tempat longsoran paling banyak terjadi, yaitu di dekat anoda (Gbr. 176, kiri atas). Jika konsentrasi ion positif di sini mencapai nilai tertentu (mendekati ion dalam ), maka, pertama, fotoionisasi intens terdeteksi, dan kedua, elektron yang dilepaskan oleh partikel gas yang telah menyerap foton ditarik oleh muatan ruang positif ke bagian kepala. streamer positif, dan ketiga, karena fotoionisasi, konsentrasi ion positif pada jalur streamer ke katoda meningkat. Pada Gambar. 176 jalur foton ditampilkan sebagai garis bergelombang; foton dikeluarkan ke arah yang berbeda dari daerah muatan ruang positif (panah pendek menunjukkan arah pergerakan elektron yang membelah); Dapat dilihat bahwa banyak elektron ditarik ke daerah dengan konsentrasi ion positif tertinggi di bagian kepala pita positif. Kejenuhan ruang yang diisi muatan positif dengan elektron mengubah area ini menjadi plasma pelepasan gas.

(klik untuk melihat pemindaian)

Hal ini menciptakan saluran dalam gas yang memiliki konduktivitas listrik tinggi. Pembentukan saluran ini oleh plasma pelepasan gas merupakan pengembangan dari aliran positif (Gbr. 176). Jika sepanjang jalur pertumbuhan saluran ini menuju katoda di bagian kepala streamer terdapat konsentrasi ion positif yang cukup, maka streamer bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi. Kalau tidak, itu akan putus.

Diagram pengembangan streamer yang dijelaskan di atas hanya memberikan gambaran perkiraan tahap persiapan pelepasan percikan. Gambaran sebenarnya dari pengembangan streamer lebih kompleks, karena muatan ruang yang dihasilkan terdistorsi secara tajam Medan listrik, yang menyebabkan streamer muncul.

Dalam celah pelepasan gas yang panjang, ketidakrataan medan dan fotoionisasi yang tidak memadai pada arah jarak terpendek dari kepala streamer ke elektroda menyebabkan kelengkungan saluran dan munculnya banyak cabang.

Perkembangan pita positif dimulai dari elektroda positif di tempat dengan kekuatan medan tertinggi: dekat tonjolan tajam, tepi tajam, dan ketidakteraturan lainnya pada permukaan anoda. Oleh karena itu, selama pelepasan antara ujung dan piringan, sering terlihat percikan api yang menghubungkan ujung positif dengan pusat piringan negatif, dan percikan api yang menghubungkan tepi piringan bermuatan positif dengan ujung negatif (Gbr. 177); dalam kasus pertama, kerusakan terjadi pada tegangan yang lebih rendah.

Beras. 177. Ciri khas munculnya percikan api antara ujung dan piringan dengan celah pelepasan yang besar.

Beras. 178. Foto percikan api pada film bergerak.

Deformasi medan oleh muatan yang terbentuk di streamer dan kombinasi proses kompleks yang terjadi di streamer mengarah pada fakta bahwa pelepasan percikan sering kali terjadi secara tiba-tiba. Di mana

streamer baru menelusuri kembali jalur yang dibuat oleh streamer sebelumnya yang memudar. Pada Gambar. 178 menunjukkan foto satu percikan api menyala. film fotografi yang bergerak cepat. Di sini Anda dapat melihat perkembangan percikan api yang tersentak-sentak dan jelas bahwa pita-pita negatif dan positif tumbuh ke arah satu sama lain. Ketika kepala pita bertemu, saluran konduktif terbentuk, melalui mana pelepasan terjadi.

Gambaran serupa, namun bahkan lebih kompleks, terungkap selama perkembangan petir. Tahap awal adalah pengembangan pita petir percontohan, yang pancarannya hampir tidak terlihat. Biasanya, pilot streamer merambat dari awan bermuatan negatif. Di sepanjang saluran peningkatan ionisasi yang masih sempit yang dibentuk oleh pita petir yang dikemudikan, longsoran elektron yang kuat mengalir dengan kecepatan sekitar ribuan kilometer per detik, menciptakan cahaya yang agak terang. Dalam hal ini, konduktivitas listrik saluran meningkat pesat dan penampang saluran melebar. Tahap ini disebut pengembangan pemimpin kilat. Ketika ionisasi awal di udara rendah, perkembangan pemimpin terjadi secara spasmodik - dengan penghentian puluhan milidetik setelah setiap perambatannya (pemimpin seperti itu disebut “berlangkah” berbeda dengan apa yang disebut “lanset”, yang merambat dengan kecepatan terus menerus).

Beras. 179. Foto petir pada film bergerak. Di sini jeda antara ketukan pertama dan jeda terakhir empat kali lebih lama.

Saat pemimpin mendekati tanah, muatan yang bertanda berlawanan diinduksikan ke dalam tanah, dan dari gedung-gedung tinggi, penangkal petir, pohon, pemimpin counter tumbuh. Pada saat penggabungannya dengan pemimpin yang turun dari awan, yaitu ketika celah pelepasan antara awan dan tanah berubah menjadi saluran konduktif listrik tertutup, pelepasan petir utama mengalir melalui saluran ini dengan kecepatan urutan puluhan ribu kilometer per detik. Jika saluran mempunyai cabang (dan hal ini biasa terjadi), maka debit utama menyebar ke seluruh cabang Diameter saluran utama

Petir biasanya berukuran 10-20 cm dan cahaya paling terang ada di bagian bawah. Dibuat di saluran tekanan darah tinggi, yang setelah terjadi sambaran petir menyebabkan pecahnya saluran sehingga menimbulkan fenomena guntur. Muatan yang dibawa petir biasanya beberapa coulomb dan seringkali beberapa puluh coulomb. Nilai sesaat arus petir seringkali mencapai puluhan dan terkadang ratusan ribu ampere.

Pelepasan petir biasanya hanya membawa muatan dari beberapa bagian awan. Muatan dari bagian lain awan mengalir deras ke tempat ini. Oleh karena itu, paling sering, setelah sambaran petir pertama, setelah seperseratus detik, sambaran petir berulang (dua, tiga atau lebih) terjadi di sepanjang saluran yang sama, tetapi kadang-kadang agak berubah bentuk atau bercabang; masing-masing didahului oleh pemimpin yang mengembalikan konduktivitas listrik saluran.

Beras. 180. Diagram awan badai petir (cumulonimbus).

Beras. 179 mereproduksi gambar lima sambaran petir dalam satu saluran, yang difilmkan pada film bergerak. Dalam beberapa kasus, angin kencang menggeser saluran petir sedemikian rupa sehingga bahkan saat memotret dengan kamera konvensional, setiap sambaran petir dapat dibedakan.

Pada Gambar. 180 menunjukkan diagram distribusi muatan yang paling umum di awan petir. Muatan negatif biasanya tersebar di tepi depan awan dan sepanjang bagian bawahnya. Ada juga wilayah muatan positif di sini; Seluruh bagian atas awan juga bermuatan positif. Arah angin (ditunjukkan dengan tanda panah pada gambar) yang meniup awan biasanya berlawanan dengan arah angin darat. Pada awalnya hujan deras membawa muatan positif dari awan, kemudian turun hujan bermuatan negatif sedang.

Dengan tidak adanya badai petir, medan listrik di atmosfer diarahkan dari atas ke bawah, karena bumi bermuatan negatif, dan muatan positif tersebar di atmosfer.

Jika tidak ada pengaruh gangguan yang ditimbulkan, khususnya oleh awan petir, kekuatan medan listrik di atmosfer berkurang seiring dengan ketinggian. Di dekat bumi, kuat medan listrik berada pada urutan besarnya, pada ketinggian sama dengan, dan pada ketinggian kira-kira Kuat medan pada ketinggian 20 km adalah 100 kali lebih kecil dari pada bumi.

Penurunan kuat medan listrik yang cepat seiring dengan ketinggian menunjukkan hal itu, dibandingkan dengan lapangan seragam Medan listrik di atmosfer sangat rumit karena muatan yang didistribusikan di udara atmosfer.

Selama badai petir, kekuatan medan di atmosfer bisa 100 dan 1000 kali lebih tinggi dari biasanya.

Di bawah awan petir, arah medan paling sering berbalik, dari permukaan tanah ke tepi bawah awan yang bermuatan negatif, dan kekuatan medan di dekat permukaan tanah sebelum pelepasan petir dapat mencapai 200-300 ribu volt per meter. Perbedaan potensial antara awan dan tanah sebelum sambaran petir sering kali mencapai ratusan juta bahkan miliaran volt. Kebanyakan sambaran petir berasal dari awan bermuatan negatif. Sambaran petir seringkali memiliki panjang beberapa kilometer. Sambaran petir sering terjadi di antara awan-awan individual. Terjadi badai petir yang mengakibatkan 4-7 ribu sambaran petir per jam. Rata-rata, sekitar 44 ribu badai petir terjadi di dunia setiap hari (rata-rata sekitar 1800 badai petir sekaligus) dan beberapa ribu sambaran petir terjadi setiap menit.

Beras. 181. Foto bola petir

Dalam kasus yang jarang terjadi, pelepasan petir dari jenis yang sama sekali berbeda diamati. Pada Gambar. 181 salah satu foto bola petir direproduksi. Sesuai deskripsi pengamat bola petir biasanya berbentuk bola bercahaya dengan diameter sekitar 10-20 cm, dan terkadang beberapa meter. Bola petir bergerak dengan lancar, dengan kecepatan rendah dan dalam beberapa kasus secara tiba-tiba. Ada kasus ketika bola petir, menyentuh tanah atau benda apa pun, meledak dan menyebabkan kerusakan parah.

Berbagai upaya untuk mereproduksi jenis pelepasan ini di laboratorium tidak memberikan hasil yang memuaskan, meskipun beberapa peneliti (Plante di Gezehusu pada tahun 1900, Cawood et al.)

berhasil mendapatkan pelepasan jenis bola. Pada Gambar. 182 Pengalaman Plante dijelaskan. Jika, dengan menggunakan sumber tegangan konstan tegangan tinggi, anoda dicelupkan ke dalam elektrolit dan katoda dibawa ke permukaan elektrolit, maka pelepasan busur akan menyala. Tetapi ketika katoda direndam dalam elektrolit dan anoda dibawa ke permukaan elektrolit, busur tidak dapat terbentuk, karena kemungkinan pijar dan emisi termionik dari dathoda tidak termasuk. Plante menemukan bahwa dalam kasus ini, tunduk pada kondisi tertentu Bola bercahaya dan berputar cepat terbentuk antara anoda dan permukaan elektrolit, yang setelah beberapa waktu meluncur di sepanjang permukaan elektrolit menuju katoda.

Beras. 182. Skema percobaan Plante.

Beras. 183. Foto manik-manik petir.

Salah satu dari banyak hipotesis yang diajukan untuk menjelaskan bola petir (hipotesis Meissner) menafsirkan jenis pelepasan ini sebagai pusaran plasma pelepasan gas yang terjadi di tikungan petir linier. Menurut hipotesis lain (Mathias), diasumsikan bahwa dalam bola petir, energi pelepasan terakumulasi secara kimia, dan senyawa nitrogen dan oksigen yang lebih tinggi dan tidak stabil terbentuk, yang mampu terurai melalui ledakan.

Terkadang petir ternyata terdiri dari beberapa lusin bola kecil bercahaya (diameter kurang dari 10 cm), dipisahkan satu sama lain dengan jarak kurang dari satu meter. Jenis pelepasan muatan ini disebut petir tidak tepat (Gbr. 183). Belum ada teori yang dapat diterima dan dibuktikan secara memadai tentang petir bola dan manik.

Jika pada saat menggunakan tegangan searah tinggi, sebuah pelat yang terbuat dari bahan dielektrik padat (kaca, ebonit, dll) diletakkan di antara elektroda-elektroda dan pelat tersebut mempunyai ketebalan sedemikian rupa sehingga percikan api tidak menembusnya, dan lebarnya tidak terlalu besar. besar, kemudian diamati lucutan percikan geser, yang melewati permukaan pelat dan membengkok di sekitarnya. Untuk mempelajari pelepasan ini, pelepasan tersebut dibuat pada pelat fotografi dan kemudian dikembangkan (Gbr. 184). Gambar pelepasan yang diperoleh dengan cara ini disebut gambar Lichtenberg. Jari-jarinya sebanding dengan tegangan pulsa pelepasan. Ini digunakan (menggunakan perangkat khusus untuk memotret pelepasan geser - klidonograf) secara massal, penelitian statistik petir"

Di Uni Soviet, studi sistematis tentang metode proteksi petir dan petir sedang dilakukan. Peran utama dalam bidang ini adalah milik laboratorium tegangan tinggi Institut Energi Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet.

Ketika tegangan tidak cukup tinggi untuk memecahkan celah pelepasan gas, tipe khusus pelepasan-korona.

Beras. 184. Pergeseran akan melepaskan elektroda positif.

Pelepasan corona pada jaringan tegangan tinggi menyebabkan kebocoran listrik.

Sebuah studi tentang mahkota menunjukkan bahwa pada elektroda positif, pelepasan mahkota pada tegangan yang relatif rendah terdiri dari serangkaian pulsa longsoran elektron yang berlangsung setiap sepuluh ribu detik. Pada tegangan yang lebih tinggi, intermiten fenomena tersebut kurang terlihat dan peran utama dimainkan oleh pita-pita, yang putus ketika kekuatan medan terlalu rendah untuk perambatannya. Struktur dan karakter pancaran lucutan korona pada elektroda negatif sampai batas tertentu mirip dengan zona dekat katoda lucutan pijar.