Utoaji huo kawaida hutokea kwa shinikizo juu ya utaratibu wa shinikizo la anga na unaambatana na tabia athari ya sauti- cheche "inayopasuka". Joto katika njia kuu ya kutokwa kwa cheche inaweza kufikia 10,000. Kwa asili, kutokwa kwa cheche mara nyingi hufanyika kwa namna ya umeme. Umbali "uliochomwa" na cheche hewani inategemea mvutano uwanja wa umeme kwenye uso wa electrodes na sura zao. Kwa nyanja ambazo radius ni kubwa zaidi kuliko pengo la kutokwa, inachukuliwa kuwa sawa na 30 kV kwa sentimita, kwa sindano - 10 kV kwa sentimita.
Masharti [ | ]
Utoaji wa cheche kawaida hutokea wakati nguvu ya chanzo cha nishati haitoshi kuhimili utepetevu wa arc ya hali ya utulivu au kutokwa kwa mwanga. Katika kesi hii, wakati huo huo na kuongezeka kwa kasi kwa sasa ya kutokwa, voltage kwenye pengo la kutokwa kwa muda mfupi sana (kutoka kwa microseconds kadhaa hadi microseconds mia kadhaa) inashuka chini ya voltage ya kutoweka ya kutokwa kwa cheche, ambayo inaongoza kwa kukomesha. kutokwa. Kisha tofauti ya uwezekano kati ya electrodes huongezeka tena, hufikia voltage ya moto, na mchakato unarudia. Katika hali zingine, wakati nguvu ya chanzo cha nishati ni kubwa ya kutosha, seti nzima ya tabia ya kutokwa huku pia huzingatiwa, lakini ni mchakato wa muda mfupi tu unaosababisha kuanzishwa kwa kutokwa kwa aina nyingine - mara nyingi arc. moja.
Asili [ | ]
kutokwa cheche ni rundo la mkali, haraka kutoweka au kuchukua nafasi ya kila mmoja thread-kama, mara nyingi sana matawi kupigwa -. Njia hizi zimejazwa na plasma, ambayo katika kutokwa kwa cheche yenye nguvu ni pamoja na sio ioni tu za gesi ya chanzo, lakini pia ioni za dutu ya elektroni, ambayo huvukiza sana chini ya hatua ya kutokwa. Utaratibu wa kuundwa kwa njia za cheche (na, kwa hiyo, tukio la kutokwa kwa cheche) huelezewa na nadharia ya mkondo wa kuvunjika kwa umeme wa gesi. Kulingana na nadharia hii, kutoka kwa maporomoko ya theluji ya elektroni yanayotokea kwenye uwanja wa umeme wa pengo la kutokwa, chini ya hali fulani, watiririshaji- chaneli nyembamba zenye matawi zinazong'aa kwa ufinyu ambazo zina atomi za gesi iliyoangaziwa na elektroni zisizolipishwa zimegawanyika kutoka kwao. Miongoni mwao tunaweza kuonyesha kinachojulikana kiongozi- kutokwa kwa mwanga hafifu, "kutengeneza" njia ya kutokwa kuu. Kuhamia kutoka kwa electrode moja hadi nyingine, hufunga pengo la kutokwa na kuunganisha electrodes na njia ya kuendelea ya conductive. Kisha kutokwa kuu hupita kwa mwelekeo kinyume kando ya njia iliyowekwa, ikifuatana na ongezeko kubwa la nguvu za sasa na kiasi cha nishati iliyotolewa ndani yao. Kila chaneli hupanuka haraka, na kusababisha wimbi la mshtuko kwenye mipaka yake. Mchanganyiko wa mawimbi ya mshtuko kutoka kwa njia zinazopanuka za cheche hutoa sauti inayotambuliwa kama "ufa" wa cheche (katika kesi ya umeme, radi).
Voltage ya kuwasha ya kutokwa kwa cheche kawaida huwa juu sana. Nguvu ya uwanja wa umeme kwenye cheche hupungua kutoka makumi kadhaa ya kilovolti kwa sentimita (kV/cm) wakati wa kuvunjika hadi karibu 100 V/cm baada ya sekunde chache. Upeo wa sasa katika kutokwa kwa cheche wenye nguvu unaweza kufikia maadili ya utaratibu wa kilomita mia kadhaa.
Aina maalum ya kutokwa kwa cheche - kutokwa kwa cheche za kuteleza, ambayo hutokea kando ya kiolesura kati ya gesi na dielectri imara iliyowekwa kati ya electrodes, mradi nguvu ya shamba inazidi nguvu ya kuvunjika kwa hewa. Maeneo ya kutokwa kwa cheche zinazoteleza, ambayo malipo ya ishara moja hutawala, husababisha malipo ya ishara tofauti kwenye uso wa dielectric, kama matokeo ambayo chaneli za cheche huenea kwenye uso wa dielectric, na kutengeneza kinachojulikana kama takwimu za Lichtenberg. .
Taratibu zilizo karibu na zile zinazotokea wakati wa kutokwa kwa cheche pia ni tabia ya kutokwa kwa brashi, ambayo ni hatua ya mpito kati ya
7. Kutokwa kwa cheche
Utoaji wa cheche, tofauti na aina nyingine za kutokwa, ni mara kwa mara hata wakati wa kutumia chanzo cha voltage mara kwa mara. Na mwonekano kutokwa kwa cheche ni rundo la kupigwa kwa zigzag mkali, mara kwa mara kubadilishana. Kupigwa kwa mwanga - njia za cheche - kuenea kutoka kwa elektroni zote mbili. Pengo la kutokwa katika kesi ya cheche sio sare, kwa hivyo uchunguzi wa kiasi cha michakato katika kutokwa kwa cheche ni ngumu. Mojawapo ya njia kuu za kusoma kutokwa kwa cheche ni kupiga picha.
Uwezo wa kuwasha wa kutokwa kwa cheche ni kubwa sana. Hata hivyo, wakati pengo tayari limevunjwa, upinzani wake hupungua kwa kasi, na sasa muhimu hupita kupitia pengo. Ikiwa nguvu ya chanzo ni ndogo, kutokwa hutoka. Baada ya hayo, voltage kwenye pengo la kutokwa huongezeka tena na kutokwa kunaweza kuwashwa tena. Utaratibu huu unaitwa oscillations ya kupumzika ya kutokwa. Ikiwa pengo la kutokwa lina uwezo mkubwa, njia za cheche huangaza sana na kutoa hisia ya kupigwa kwa upana. Huu ni utokaji wa cheche uliofupishwa.
Ikiwa kuna kikwazo chochote kati ya electrodes, cheche huvunja kupitia hiyo, na kutengeneza shimo nyembamba zaidi au chini. Imeanzishwa kuwa joto la gesi kwenye chaneli ya cheche linaweza kuongezeka hadi viwango vya juu sana (10000-12000 K). Uundaji wa maeneo ya shinikizo la juu na harakati zao katika gesi ni kulipuka kwa asili na hufuatana na athari za sauti. Hii inaweza kuwa sauti ya mpasuko kidogo (pamoja na shinikizo kidogo) au radi.
Aina maalum ya kutokwa kwa cheche ni kutokwa kwa sliding ambayo hutokea kando ya interface kati ya dielectri imara na gesi karibu na electrode ya chuma (ncha) inayogusa uso huu. Ikiwa unatumia sahani ya picha kama dielectri, unaweza kufanya picha hii ionekane kwa jicho. Maumbo yaliyopatikana kwa kutumia kutokwa kwa cheche kwenye uso wa dielectri huitwa takwimu za Lichtenberg. Takwimu za Lichtenberg zinaweza kutumika kuamua polarity ya kutokwa na kuamua voltage ya juu, kwani kiwango cha juu cha voltage kutokwa mapigo ni sawia moja kwa moja na radius ya uso ulichukua na takwimu. Vyombo vya kupima voltages za juu sana - clinodographs - zinatokana na kanuni hii. Ikiwa umbali kati ya electrodes ni ndogo, basi kutokwa kwa cheche kunafuatana na uharibifu wa anode - mmomonyoko. Athari hii hutumiwa kwa kulehemu doa na kukata metali.
Kulingana na uchunguzi mwingi wa kutokwa kwa cheche mnamo 1940, Mick na bila yeye Rether waliweka mbele nadharia ya kutokwa kwa cheche, ambayo iliitwa nadharia ya mkondo. Mtiririko ni eneo la gesi yenye kiwango cha juu cha ionization, inayoenea kuelekea cathode (mkondo mzuri) au kuelekea anode (mkondo hasi). Nadharia ya mkondo ni nadharia ya uchanganuzi wa maporomoko ya theluji moja. Kulingana na nadharia hii, maporomoko ya elektroni hupita kati ya elektroni. Baada ya maporomoko ya theluji kupita, elektroni huanguka kwenye anode, na ioni chanya, kuwa na kasi ya chini sana, huunda nafasi ya ionized yenye umbo la koni. Msongamano wa ioni katika nafasi hii haitoshi kwa kuvunjika. Hata hivyo, chini ya ushawishi wa photoelectrons, maporomoko ya theluji ya ziada hutokea. Maporomoko haya ya theluji yataelekea kwenye shina la anguko kuu ikiwa uwanja wake wa malipo ya nafasi unalingana na voltage inayotumika. Kwa hivyo, malipo ya nafasi huongezeka mara kwa mara, na mchakato hukua kama mkondo wa kujieneza. Wakati voltage inayotumiwa kwenye pengo la kutokwa inazidi thamani ya chini ya kuvunjika, uwanja wa malipo ya nafasi unaozalishwa na banguko utalingana na ukubwa wa uwanja wa nje hata kabla ya banguko kufikia anode. Katika kesi hii, vijito vinaonekana katikati ya pengo. Kwa hivyo, kwa kuibuka kwa mkondo, masharti mawili ya msingi lazima yatimizwe: 1) uwanja wa maporomoko ya theluji na shamba iliyoundwa na voltage inayotumika kwa elektroni lazima iwe kwa uwiano fulani na 2) sehemu ya mbele ya maporomoko inapaswa kutoa idadi ya kutosha. fotoni ili kudumisha na kukuza kipeperushi.
Katika nguvu ya juu chanzo, kutokwa kwa cheche hugeuka kuwa arc. Umeme pia ni mali ya kutokwa kwa cheche. Katika kesi hii, electrode moja ni wingu na nyingine ni ardhi. Voltage katika umeme hufikia mamilioni ya volts, na sasa hufikia mamia ya kiloamperes. Malipo ya kuhamishwa kwa umeme ni kawaida 10-30 coulombs, na katika baadhi ya kesi hufikia coulombs 300.
Kutokwa kwa cheche
Kutokwa kwa cheche(cheche ya umeme) - aina isiyo ya stationary ya kutokwa kwa umeme inayotokea katika gesi. Utoaji kama huo kawaida hufanyika kwa shinikizo kwa mpangilio wa shinikizo la anga na unaambatana na athari ya sauti ya tabia - "kupasuka" kwa cheche. Joto katika njia kuu ya kutokwa kwa cheche inaweza kufikia 10,000. Kwa asili, kutokwa kwa cheche mara nyingi hufanyika kwa namna ya umeme. Umbali "uliopigwa" na cheche kwenye hewa inategemea voltage na inachukuliwa kuwa sawa na kV 10 kwa sentimita 1.
Masharti
Utoaji wa cheche kawaida hutokea wakati nguvu ya chanzo cha nishati haitoshi kuhimili utepetevu wa arc ya hali ya utulivu au kutokwa kwa mwanga. Katika kesi hii, wakati huo huo na kuongezeka kwa kasi kwa sasa ya kutokwa, voltage kwenye pengo la kutokwa kwa muda mfupi sana (kutoka kwa microseconds kadhaa hadi microseconds mia kadhaa) inashuka chini ya voltage ya kutoweka ya kutokwa kwa cheche, ambayo inaongoza kwa kukomesha. kutokwa. Kisha tofauti ya uwezekano kati ya electrodes huongezeka tena, hufikia voltage ya moto, na mchakato unarudia. Katika hali zingine, wakati nguvu ya chanzo cha nishati ni kubwa ya kutosha, seti nzima ya tabia ya kutokwa huku pia huzingatiwa, lakini ni mchakato wa muda mfupi tu unaosababisha kuanzishwa kwa kutokwa kwa aina nyingine - mara nyingi arc. moja. Ikiwa chanzo cha sasa hakina uwezo wa kudumisha uhuru kutokwa kwa umeme kwa muda mrefu, aina ya kutokwa kwa kujitegemea inayoitwa kutokwa kwa cheche huzingatiwa.
Asili
Kutokwa kwa cheche ni rundo la kung'aa, kutoweka haraka au kubadilisha kila mmoja kama nyuzi, mara nyingi milia yenye matawi - njia za cheche. Njia hizi zimejazwa na plasma, ambayo katika kutokwa kwa cheche yenye nguvu ni pamoja na sio ioni tu za gesi ya chanzo, lakini pia ioni za dutu ya elektroni, ambayo huvukiza sana chini ya hatua ya kutokwa. Utaratibu wa kuundwa kwa njia za cheche (na, kwa hiyo, tukio la kutokwa kwa cheche) huelezewa na nadharia ya mkondo wa kuvunjika kwa umeme wa gesi. Kulingana na nadharia hii, kutoka kwa maporomoko ya theluji ya elektroni yanayotokea kwenye uwanja wa umeme wa pengo la kutokwa, chini ya hali fulani, mitiririko huundwa - njia nyembamba za matawi zinazong'aa ambazo zina atomi za gesi ionized na elektroni za bure zimegawanyika kutoka kwao. Miongoni mwao tunaweza kuonyesha kinachojulikana. kiongozi - kutokwa kwa kung'aa dhaifu ambayo "hutengeneza" njia ya kutokwa kuu. Kuhamia kutoka kwa electrode moja hadi nyingine, hufunga pengo la kutokwa na kuunganisha electrodes na njia ya kuendelea ya conductive. Kisha kutokwa kuu hupita kwa mwelekeo kinyume kando ya njia iliyowekwa, ikifuatana na ongezeko kubwa la nguvu za sasa na kiasi cha nishati iliyotolewa ndani yao. Kila chaneli hupanuka haraka, na kusababisha wimbi la mshtuko kwenye mipaka yake. Mchanganyiko wa mawimbi ya mshtuko kutoka kwa njia zinazopanuka za cheche hutoa sauti inayotambuliwa kama "ufa" wa cheche (katika kesi ya umeme, radi).
Voltage ya kuwasha ya kutokwa kwa cheche kawaida huwa juu sana. Nguvu ya uwanja wa umeme katika cheche hupungua kutoka makumi kadhaa ya kilovolti kwa kila sentimita (kV/cm) wakati wa kuvunjika hadi ~ volti 100 kwa kila sentimita (V/cm) baada ya sekunde chache. Upeo wa sasa katika kutokwa kwa cheche wenye nguvu unaweza kufikia maadili ya mpangilio wa amperes laki kadhaa.
Aina maalum ya kutokwa kwa cheche - kutokwa kwa cheche za kuteleza, ambayo hutokea kando ya kiolesura kati ya gesi na dielectri imara iliyowekwa kati ya electrodes, mradi nguvu ya shamba inazidi nguvu ya kuvunjika kwa hewa. Maeneo ya kutokwa kwa cheche zinazoteleza, ambayo malipo ya ishara moja hutawala, husababisha malipo ya ishara tofauti kwenye uso wa dielectric, kama matokeo ambayo chaneli za cheche huenea kwenye uso wa dielectric, na kutengeneza kinachojulikana kama takwimu za Lichtenberg. . Taratibu zinazofanana na zile zinazotokea wakati wa kutokwa kwa cheche pia ni tabia ya kutokwa kwa brashi, ambayo ni hatua ya mpito kati ya corona na cheche.
Tabia ya kutokwa kwa cheche inaweza kuonekana vizuri sana katika picha ya polepole ya kutokwa (Fimp. = 500 Hz, U = 400 kV) iliyopatikana kutoka kwa transformer ya Tesla. Muda wa wastani wa sasa na pigo haitoshi kuwasha arc, lakini yanafaa kabisa kwa ajili ya kuundwa kwa kituo cha cheche mkali.
Vidokezo
Vyanzo
- A. A. Vorobyov, Teknolojia ya juu ya voltage. - Moscow-Leningrad, GosEnergoIzdat, 1945.
- Physical Encyclopedia, juzuu ya 2 - M.: Encyclopedia Mkuu wa Kirusi uk. 218.
- Mkuzaji Yu.P. Fizikia ya kutokwa kwa gesi. - Toleo la 2. - M.: Nauka, 1992. - 536 p. - ISBN 5-02014615-3
Angalia pia
Wikimedia Foundation. 2010.
Tazama "kutokwa kwa cheche" ni nini katika kamusi zingine:
- (cheche), umeme usio thabiti kutokwa ambayo hutokea wakati, mara baada ya kuvunjika kwa pengo la kutokwa, voltage juu yake inashuka kwa muda mfupi sana (kutoka kwa sehemu kadhaa za microsecond hadi mamia ya microseconds) chini ya thamani ya voltage ... ... Ensaiklopidia ya kimwili
kutokwa kwa cheche- Utekelezaji wa mapigo ya umeme kwa namna ya thread ya mwanga ambayo hutokea wakati shinikizo la damu gesi na sifa ya nguvu ya juu ya mistari spectral ya atomi ionized au molekuli. [GOST 13820 77] kutokwa kwa cheche Utokwaji kamili katika... ... Mwongozo wa Mtafsiri wa Kiufundi
- (cheche ya umeme) kutokwa kwa umeme bila kusimama katika gesi ambayo hutokea kwenye uwanja wa umeme kwa shinikizo la gesi la hadi anga kadhaa. Inatofautishwa na sura yake ya sinuous, matawi na maendeleo ya haraka (takriban 10 7 s). Halijoto katika kituo kikuu... Kamusi kubwa ya Encyclopedic
Kutokwa kwa cheche- (cheche) kutokwa kwa mapigo ya umeme kwa namna ya uzi unaowaka, kupita kwa shinikizo la juu la gesi na inayoonyeshwa na nguvu ya juu ya mistari ya spectral ya atomi za ionized na molekuli ... Ensaiklopidia ya Kirusi ya ulinzi wa kazi
Kutokwa kwa cheche- 3.19 Kutokwa kwa cheche ni kutokwa kamili katika dielectri ya gesi au kioevu. Chanzo… Kitabu cha marejeleo cha kamusi cha masharti ya hati za kawaida na za kiufundi
- (cheche ya umeme), kutokwa kwa umeme bila kusimama katika gesi ambayo hutokea kwenye uwanja wa umeme kwa shinikizo la gesi la hadi anga kadhaa. Inatofautishwa na sura yake ya tortuous, matawi na ukuaji wa haraka (kuhusu 10-7 s). Hali ya joto katika sehemu kuu...... Kamusi ya encyclopedic
kutokwa kwa cheche- kibirkštinis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. cheche kutokwa vok. Funkenentladung, f; Funkentladung, f rus. kutokwa kwa cheche, m pranc. decharge kwa etincelles, f … Fizikos terminų žodynas
Spark, moja ya aina za kutokwa kwa umeme katika gesi; kawaida hutokea kwa shinikizo juu ya utaratibu wa shinikizo la anga na inaambatana na athari ya sauti ya tabia: "kupasuka" kwa cheche. Chini ya hali ya asili, I. r. mara nyingi huzingatiwa katika mfumo wa umeme ... ... Encyclopedia kubwa ya Soviet
Cheche ya umeme ni kutokwa kwa umeme bila kusimama katika gesi ambayo hutokea kwa sasa ya umeme. shamba kwa shinikizo la gesi hadi kadhaa. mamia ya kPa. Inatofautishwa na umbo la sinuous, matawi na maendeleo ya haraka (takriban 10 7 s), ikifuatana na sauti ya tabia ... ... Kamusi kubwa ya Encyclopedic Polytechnic
- (cheche ya umeme), umeme usio wa stationary. kutokwa kwa gesi ambayo hutokea kwenye umeme shamba kwa shinikizo la gesi hadi kadhaa. atm. Inatofautishwa na sura yake ya sinuous, matawi na maendeleo ya haraka (takriban 10 7s). Tempo pa katika ch. kituo I.r. kufikia 10,000 K... Sayansi ya asili. Kamusi ya encyclopedic
Cheche ya umeme ina mwonekano wa ukanda mwembamba, uliopinda na kung'aa sana, ambao kwa kawaida huwa na matawi mengi (Mchoro 174). Njia hii ya kung'aa ya cheche, hata hivyo, haifanani hata kidogo na zigzagi zenye pembe kali ambazo ni kawaida kuonyesha umeme.
Mchele. 174. Kuonekana kwa tabia ya cheche.
Kipande cha cheche chenye kasi kubwa hupenya pengo la kutokwa, hutoka na kuonekana tena. Kupiga picha kwa cheche kwa kutumia kamera yenye lenzi inayosonga kwa kasi (Base camera) au kwa filamu inayosonga kwa kasi kunaonyesha kuwa uvujaji kadhaa hupita kwenye chaneli hiyo hiyo ya cheche, ambayo wakati mwingine imeharibika. Kusoma hatua za kibinafsi za ukuzaji wa cheche, milango ya picha inayodhibitiwa na mkondo wa masafa ya juu na kulingana na utumiaji wa jambo la Kerr hutumiwa (§ 95). Moja ya tafiti za kwanza za muundo wa cheche zilifanywa na Prof. Rozhansky mnamo 1911 Rozhansky alipiga picha ya cheche, akipotosha cheche kwa hatua ya uwanja wa sumaku.
Kuvunjika kwa gesi, na kusababisha kutokwa kwa cheche, hutokea kwa nguvu fulani ya shamba, ambayo inapaswa kuwa kubwa zaidi, juu ya wiani wa gesi na chini ya ionization yake ya awali.
Chini ni data ya nambari inayoonyesha ukubwa wa pengo la cheche kwenye hewa ya chumba. Nguvu ya shamba la umeme karibu na electrodes inategemea sana curvature
uso wa elektrodi, kwa hivyo viwango vya chini vya voltage ambayo kutokwa kwa theluji huanza kwa umbali fulani kati ya elektroni sio sawa kwa elektroni. maumbo mbalimbali; kati ya vidokezo, kutokwa kwa cheche huanza kwa voltage ya chini kuliko kati ya mipira au electrodes ya plr.
Pengo la cheche katika hewa ya chumba
(angalia scan)
Hewa ya chumba kawaida huwa na idadi ndogo sana ya ioni, takriban elfu chache kwa kila sentimita za ujazo(chini ya hali ya kawaida ya umeme ya anga kwenye uso wa dunia - kwa wastani jozi 700 za ioni kwa 1 cm
Mchele. 175. Mpango wa maendeleo ya mkondo hasi
Wakati voltage ya juu ya kutosha inatumiwa kwa electrodes, ukuaji wa maporomoko ya theluji ya elektroni huanza, lakini kutokana na idadi ndogo ya awali ya ions, inachukua muda kwa mchakato huo kumalizika na kuundwa kwa cheche. Ikiwa unganisha elektroni kwenye chanzo cha sasa cha voltage ya juu sana muda mfupi, basi maendeleo ya maabara ya elektroniki hayatakuwa na muda wa kukomesha na kutokwa kwa cheche. Kupima wakati ambapo njia za kuongezeka kwa conductivity ya umeme huundwa katika gesi kutokana na maendeleo ya maporomoko ya theluji ilionyesha kuwa katika kwa kesi hii Ionization ya Photon ina jukumu muhimu.
Katika Mtini. 175 inatoa mchoro unaoelezea kwa nini ukuaji wa chaneli inayoendesha umeme, au, kama wanasema, kuenea.
mkondo, hutokea kwa kasi zaidi kuliko maendeleo ya maporomoko ya elektroniki. Katika mchoro huu, maporomoko ya theluji yanaonyeshwa kwa kawaida kama koni zenye kivuli, na njia za fotoni zinaonyeshwa kama mistari ya mawimbi. Mtu lazima afikirie kwamba ndani ya kila koni inayowakilisha banguko linaloendelea, gesi ni ionized na athari za elektroni; elektroni mpya zilizojitenga, zinazoharakishwa na uwanja, hufanya ionize chembe za gesi wanazokutana nazo, na hivyo idadi ya elektroni zinazohamia kwenye anode na idadi ya ioni chanya zinazosogea hadi kwenye cathode huongezeka kwa kasi. Ncha za kushoto za mistari ya mawimbi zinaonyesha atomi ambazo "zilisisimka" na athari ya elektroni na baadaye kutoa fotoni. Kusonga kwa kasi, fotoni hupita banguko na mahali fulani, ambayo inaonyeshwa na mwisho wa mstari wa wavy, ionize chembe ya gesi. Elektroni hugawanyika hapa, ikikimbilia kwenye anode, hutengeneza maporomoko mapya ya theluji mbele ya maporomoko ya theluji ya kwanza. Kwa hivyo, wakati banguko la kwanza linakua, sema, kwa kiasi cha mshale mdogo ulioonyeshwa kwenye Mtini. 175, njia inayojitokeza ya kuongezeka kwa conductivity ya umeme ya gesi, yaani, mkondo, inaenea kwa ukubwa wa mshale mkubwa ulioonyeshwa kwenye takwimu sawa. Katika hatua inayofuata, maporomoko ya theluji ya mtu binafsi kwenye mkondo hasi, yakipita kila mmoja, unganisha, na kutengeneza njia muhimu ya gesi ya ionized (katika takwimu, banguko la kwanza tayari limepita la pili, na la nne limepita la tano).
Hali za kimaumbile na kihisabati ambazo chini yake ukuzaji wa mkondo unaweza kutokea zilisomwa kinadharia na Meek na Loeb mnamo 1940). Kama ilivyoelezwa hapo juu, mkondo hasi ni, kwa asili, maendeleo ya maporomoko ya theluji ya elektroni yanayoharakishwa na upigaji picha na kuunganishwa kwao kwenye chaneli ya kawaida inayoendesha umeme.
Mtiririko mzuri una muundo tofauti kabisa na mali tofauti sana. Kipengele cha kawaida Uhusiano wake pekee na mkondo hasi ni picha, ambayo katika hali zote mbili ina jukumu kubwa.
Mtiririko mzuri ni njia ya plasma ya kutokwa kwa gesi ambayo hukua haraka kutoka kwa anode hadi cathode. Katika Mtini. 176 inaeleza kwa utaratibu jinsi chaneli kama hiyo inavyokua. Kuonekana kwa mkondo mzuri hutanguliwa na kifungu cha maporomoko ya theluji ya elektroni kwenye pengo la kutokwa kwa gesi. Wanaondoka katika hali zao idadi kubwa ioni mpya zilizoundwa, mkusanyiko ambao ni wa juu sana ambapo maporomoko ya theluji yanatengenezwa zaidi, ambayo ni, karibu na anode (Mchoro 176, juu kushoto). Ikiwa mkusanyiko wa ions chanya hapa hufikia thamani fulani (karibu na ions in ), basi, kwanza, photoionization kali hugunduliwa, pili, elektroni zinazotolewa na chembe za gesi ambazo zimechukua photoni huvutiwa na malipo mazuri ya nafasi kwa sehemu ya kichwa. mkondo mzuri, na, tatu, kwa sababu ya upigaji picha, mkusanyiko wa ions chanya kwenye njia ya mkondo hadi cathode huongezeka. Katika Mtini. Njia 176 za picha zinaonyeshwa kama mistari ya wavy; photoni hutolewa kwa mwelekeo tofauti kutoka kwa eneo la malipo mazuri ya nafasi (mishale mifupi inaonyesha mwelekeo wa harakati za elektroni zilizogawanyika); Inaweza kuonekana kuwa elektroni nyingi hutolewa kwenye eneo la mkusanyiko wa juu wa ioni chanya katika sehemu ya kichwa ya mkondo mzuri. Kueneza kwa nafasi iliyojaa chaji chanya na elektroni hugeuza eneo hili kuwa plasma ya kutokwa kwa gesi.
(bofya ili kuona skana)
Hii inajenga channel katika gesi ambayo ina conductivity ya juu ya umeme. Uundaji wa kituo hiki na plasma ya kutokwa kwa gesi ni maendeleo ya mkondo mzuri (Mchoro 176). Ikiwa kando ya njia ya ukuaji wa chaneli hii kuelekea cathode kwenye sehemu ya kichwa ya mkondo kuna mkusanyiko wa kutosha wa ioni chanya, basi mkondo husogea kwa kasi kubwa. Vinginevyo huvunjika.
Michoro ya ukuzaji wa mtiririko iliyoelezewa hapo juu inatoa tu wazo la takriban hatua ya maandalizi kutokwa kwa cheche. Picha halisi ya ukuzaji wa mkondo ni ngumu zaidi, kwani malipo ya nafasi inayosababisha hupotosha sana uwanja wa umeme, ambayo ilisababisha kipeperushi kuonekana.
Katika mapengo ya muda mrefu ya kutokwa kwa gesi, kutofautiana kwa shamba na upigaji picha wa kutosha katika mwelekeo wa umbali mfupi zaidi kutoka kwa kichwa cha mkondo hadi electrode husababisha kupindika kwa chaneli na kuonekana kwa matawi mengi.
Ukuaji wa vijito vyema huanza kwenye elektrodi chanya katika maeneo yenye nguvu ya juu zaidi ya shamba: karibu na miisho mikali, kingo kali na makosa mengine kwenye uso wa anode. Kwa hiyo, wakati wa kutokwa kati ya ncha na diski, cheche mara nyingi huzingatiwa kuunganisha ncha nzuri na katikati ya diski hasi, na cheche zinazounganisha kando ya diski iliyoshtakiwa vyema na ncha mbaya (Mchoro 177); katika kesi ya kwanza, kuvunjika hutokea kwa voltage ya chini.
Mchele. 177. Kuonekana kwa tabia ya kutokwa kwa cheche kati ya ncha na diski yenye pengo kubwa la kutokwa.
Mchele. 178. Picha ya cheche kwenye filamu inayosonga.
Uharibifu wa shamba kwa malipo yaliyoundwa kwenye mkondo na mchanganyiko wa michakato ngumu inayotokea kwenye mkondo husababisha ukweli kwamba kutokwa kwa cheche mara nyingi hukua kwenye jerks. Ambapo
kitiririkaji kipya hufuatilia tena njia iliyopitishwa na kitiririkaji kilichofifia cha hapo awali. Katika Mtini. 178 inaonyesha picha ya kutokwa kwa cheche moja. filamu ya kupiga picha inayosonga haraka. Hapa unaweza kuona maendeleo ya jerky ya cheche na ni wazi kwamba mito hasi na chanya inakua kwa kila mmoja. Wakati vichwa vya vijito vinapokutana, njia ya conductive huundwa, kwa njia ambayo kutokwa hutokea.
Picha inayofanana, lakini ngumu zaidi inafunuliwa wakati wa maendeleo ya umeme. Hatua ya awali ni ukuzaji wa mkondo wa umeme wa majaribio, mwanga wake ambao karibu hauonekani. Kwa kawaida, mkondo wa majaribio hueneza kutoka kwa wingu lenye chaji hasi. Kando ya mkondo mwembamba wa kuongezeka kwa ionization inayoundwa na mkondo wa umeme wa majaribio, maporomoko ya theluji yenye nguvu ya elektroni hukimbia kwa kasi ya takriban maelfu ya kilomita kwa sekunde, na kuunda mwangaza mkali. Katika kesi hii, conductivity ya umeme ya kituo huongezeka kwa kiasi kikubwa na sehemu ya msalaba wa kituo huongezeka. Hatua hii inaitwa maendeleo ya kiongozi wa umeme. Wakati ionization ya awali ya hewa iko chini, maendeleo ya kiongozi hutokea kwa kasi - na kuacha makumi ya milliseconds baada ya kila uenezi wake (viongozi kama hao huitwa "kupigwa" tofauti na kinachojulikana kama "lancet", ambayo hueneza. kwa kasi inayoendelea).
Mchele. 179. Picha ya umeme kwenye filamu inayosonga. Hapa pause kati ya midundo ya kwanza na pause ya mwisho ni mara nne zaidi.
Kiongozi anapokaribia ardhi, mashtaka ya ishara kinyume yanaingizwa chini, na kutoka majengo marefu, vijiti vya umeme, miti, kiongozi wa kukabiliana hukua. Wakati wa kuunganishwa kwake na kiongozi anayeshuka kutoka kwa wingu, i.e., wakati pengo la kutokwa kati ya wingu na ardhi linageuka kuwa njia iliyofungwa ya umeme, kutokwa kwa umeme kuu hupitia chaneli hii kwa kasi ya agizo. makumi ya maelfu ya kilomita kwa sekunde. Ikiwa chaneli ilikuwa na matawi (na hii kawaida hufanyika), basi kutokwa kuu huenea juu ya matawi yote Kipenyo cha chaneli kuu.
Umeme kawaida huwa na saizi ya cm 10-20 na mwangaza mkali zaidi uko katika sehemu ya chini. Imeundwa katika kituo shinikizo la damu, ambayo baada ya mgomo wa umeme husababisha kupasuka kwa channel, ambayo inatoa uzushi wa radi. Chaji inayobebwa na radi kwa kawaida ni coulombs kadhaa na mara nyingi makumi kadhaa ya coulombs. Thamani ya papo hapo ya mkondo wa umeme mara nyingi ni makumi na wakati mwingine mamia ya maelfu ya amperes.
Utoaji wa umeme kwa kawaida hubeba malipo kutoka kwa sehemu fulani ya wingu pekee. Gharama kutoka sehemu zingine za wingu hukimbilia mahali hapa. Kwa hiyo, mara nyingi, baada ya mgomo wa kwanza wa umeme, baada ya mia ya pili, kupigwa kwa umeme mara kwa mara (mbili, tatu au zaidi) hutokea kwa njia ile ile, lakini wakati mwingine kwa kiasi fulani deformed au vinginevyo matawi channel; kila mmoja wao anatanguliwa na kiongozi anayerejesha conductivity ya umeme ya kituo.
Mchele. 180. Mchoro wa mawingu ya radi (cumulonimbus).
Mchele. 179 hutoa tena picha ya milio mitano ya umeme kwenye chaneli moja, iliyorekodiwa kwenye filamu inayosonga. Katika hali nyingine, upepo mkali hubadilisha njia ya umeme kiasi kwamba hata wakati wa kupiga picha na kamera ya kawaida, viboko vya mtu binafsi vinaweza kutofautishwa.
Katika Mtini. 180 inaonyesha mchoro wa usambazaji wa malipo ya kawaida katika wingu la radi. Gharama hasi kawaida husambazwa kwenye ukingo wa mbele wa wingu na kando ya sehemu yake ya chini. Pia kuna eneo la malipo chanya hapa; Sehemu nzima ya juu ya wingu pia ina chaji chanya. Mwelekeo wa upepo (unaoonyeshwa na mishale kwenye takwimu) unaopiga wingu ni kawaida kinyume na upepo wa ardhi. Mwanzoni mvua kubwa hubeba malipo chanya kutoka kwa wingu, baadaye mvua yenye chaji ya wastani hunyesha.
Kwa kutokuwepo kwa radi, uwanja wa umeme katika anga unaelekezwa kutoka juu hadi chini, kwa kuwa dunia inashtakiwa vibaya, na malipo mazuri yanatawanyika katika anga.
Wakati hakuna mvuto unaosumbua unaoundwa, hasa, na mawingu ya radi, nguvu ya shamba la umeme katika anga hupungua kwa urefu. Karibu na dunia, nguvu ya shamba la umeme ni ya utaratibu wa ukubwa.Katika urefu ni sawa na, na kwa urefu takriban Nguvu ya shamba katika urefu wa kilomita 20 ni mara 100 chini ya ile ya dunia.
Kupungua huku kwa kasi kwa nguvu za uwanja wa umeme na urefu kunaonyesha kuwa, ikilinganishwa na uwanja sare Sehemu ya umeme katika anga ni ngumu sana na malipo yaliyosambazwa katika hewa ya anga.
Wakati wa radi, nguvu ya shamba katika angahewa inaweza kuwa mara 100 na 1000 zaidi ya kawaida.
Chini ya wingu la radi, mwelekeo wa uwanja mara nyingi hubadilika, kutoka ardhini hadi ukingo wa chini wa wingu ulio na chaji hasi, na nguvu ya shamba karibu na ardhi kabla ya kutokwa kwa umeme inaweza kufikia volts 200-300,000 kwa mita. Tofauti inayoweza kutokea kati ya wingu na ardhi kabla ya kupigwa kwa umeme mara nyingi ni mamia ya mamilioni na wakati mwingine mabilioni ya volti. Mapigo mengi ya umeme hutoka kwa mawingu yenye chaji hasi. Radi mara nyingi huwa na urefu wa kilomita kadhaa. Mapigo ya umeme mara nyingi hutokea kati ya mawingu ya mtu binafsi. Mvua ya radi ilizingatiwa, wakati ambapo kulikuwa na milipuko ya umeme elfu 4-7 kwa saa. Kwa wastani, takriban dhoruba elfu 44 za radi hutokea kwenye ulimwengu kwa siku (wastani wa dhoruba 1800 kwa wakati mmoja) na maelfu kadhaa ya radi hutokea kila dakika.
Mchele. 181. Picha ya umeme wa mpira
Katika hali nadra, kutokwa kwa umeme kwa aina tofauti kabisa huzingatiwa. Katika Mtini. 181 moja ya picha za umeme wa mpira imetolewa tena. Kulingana na maelezo ya waangalizi umeme wa mpira kawaida huwa na kuonekana kwa mipira yenye mwanga na kipenyo cha cm 10-20, na wakati mwingine mita kadhaa. Radi ya mpira inasonga vizuri, kwa kasi ya chini na wakati mwingine ghafla. Kumekuwa na matukio wakati umeme wa mpira, kugusa ardhi au vitu vyovyote, ulipuka na kusababisha uharibifu mkubwa.
Majaribio mengi ya kuzaliana kwa aina hii ya kutokwa kwenye maabara hayakutoa matokeo ya kuridhisha, licha ya ukweli kwamba watafiti wengine (Plante huko Gezehusu mnamo 1900, Cawood et al.)
imeweza kupata marejesho aina ya mpira. Katika Mtini. 182 Uzoefu wa Plante unaelezwa. Ikiwa, kwa kutumia chanzo cha voltage ya juu-voltage mara kwa mara, anode inaingizwa kwenye electrolyte na cathode inaletwa kwenye uso wa electrolyte, kutokwa kwa arc kunawashwa. Lakini wakati cathode inapoingizwa kwenye electrolyte na anode inaletwa kwenye uso wa electrolyte, arc haiwezi kuunda, kwani uwezekano wa incandescence na chafu ya thermionic kutoka kwa dathode hutolewa. Plante aligundua kuwa katika kesi hii, chini ya masharti fulani Mpira unaoangaza na unaozunguka haraka huundwa kati ya anode na uso wa elektroliti, ambayo baada ya muda huteleza kwenye uso wa elektroliti hadi kwenye cathode.
Mchele. 182. Mpango wa majaribio ya Plante.
Mchele. 183. Picha ya umeme wa shanga.
Mojawapo ya dhahania nyingi zinazopendekezwa kuelezea umeme wa mpira (dhahania ya Meissner) hufasiri aina hii ya utokaji kama vortex ya plasma ya kutokwa kwa gesi inayotokea kwenye ukingo wa umeme wa mstari. Kulingana na nadharia nyingine (Mathias), inadhaniwa kuwa katika umeme wa mpira nishati ya kutokwa hukusanywa kwa kemikali, na misombo ya juu isiyo na msimamo ya nitrojeni na oksijeni huundwa, inayoweza kuharibika na mlipuko.
Wakati mwingine umeme hugeuka kuwa na mipira kadhaa ndogo ya mwanga (chini ya 10 cm ya kipenyo), ikitenganishwa kutoka kwa kila mmoja kwa umbali wa chini ya mita. Aina hii ya kutokwa inaitwa umeme usio sahihi (Mchoro 183). Bado hakuna nadharia inayokubalika, iliyothibitishwa vya kutosha ya mpira na umeme wa shanga.
Ikiwa, wakati wa kutumia voltage ya juu ya moja kwa moja, sahani iliyofanywa kwa dielectric imara (kioo, ebonite, nk) imewekwa kati ya electrodes na sahani hii ina unene kwamba cheche haiingii ndani, na upana sio pia. kubwa, basi kutokwa kwa cheche za sliding huzingatiwa, ambayo hupita kando ya uso wa sahani na kuinama karibu nayo. Ili kujifunza kutokwa huku, huundwa kwenye sahani ya picha na kisha kuendelezwa (Mchoro 184). Picha za kutokwa zilizopatikana kwa njia hii zinaitwa takwimu za Lichtenberg. Radi yao ni sawia na voltage ya pigo la kutokwa. Hii inatumika (kwa kutumia vifaa maalum vya kupiga picha za kutokwa kwa kuteleza - klidonographs) kwa wingi, utafiti wa takwimu umeme"
Katika USSR, uchunguzi wa kimfumo wa njia za ulinzi wa umeme na umeme unafanywa. Jukumu la kuongoza katika eneo hili ni la maabara ya high-voltage ya Taasisi ya Nishati ya Chuo cha Sayansi cha USSR.
Wakati voltage haitoshi kuvunja pengo la kutokwa kwa gesi, aina maalum kutokwa-corona.
Mchele. 184. Sliding itatoa electrode chanya.
Utoaji wa Corona kwenye mitandao yenye voltage ya juu husababisha uvujaji wa umeme.
Utafiti wa corona ulionyesha kuwa kwenye elektrodi chanya utokaji wa corona kwa viwango vya chini sana huwa na msururu wa mapigo ya elektroni, ambayo huchukua kila elfu kumi ya sekunde. Katika viwango vya juu vya voltage, vipindi vya matukio havionekani sana na jukumu kuu linachezwa na vipeperushi, kukatika ambapo nguvu ya uwanja ni ndogo sana kwa uenezi wao. Muundo na tabia ya mwanga wa kutokwa kwa corona kwenye electrode hasi ni kwa kiasi fulani sawa na eneo la karibu la cathode la kutokwa kwa mwanga.