Виды газового разряда. Плазма

Виды  газового разряда. Плазма

Газовый разряд — совокупность процессов, возникающих при протекании электрического тока через вещество, находящееся в газообразном  состоянии. Различают несамостоятельный и самостоятельный газовые разряды. Несамостоятельные газовые разряды - это такие разряды, которые, возникнув при наличии электрического поля, могут существовать только под действием внешнего ионизатора. Самостоятельные газовые разряды - это такие газовые разряды, в которых носители тока возникают в результате процессов в газе, которые обусловлены приложенным к газу напряжением. В зависимости от процессов образования ионов в разряде при различных давлениях газа и напряжениях, приложенных к электродам.  Существуют 4 типа самостоятельного газового разряда:

• Тлеющий разряд —   один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе. При увеличении проходящего тока превращается в дуговой разряд. В отличие от нестационарных (импульсных) электрических разрядов в газах, основные характеристики тлеющего разряда остаются относительно стабильными во времени.
• Коронный разряд - это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях. Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка, а только в небольшой его части вблизи электрода с малым радиусом кривизны (так называемого коронирующего электрода). Возникает при сравнительно высоких давлениях (порядка атмосферного) в сильно неоднородном электрическом поле.
• Искровой разряд — нестационарная форма электрического разряда, происходящая в газах. Такой разряд возникает обычно при давлениях порядка атмосферного и сопровождается характерным звуковым эффектом — «треском» искры. Температура в главном канале искрового разряда может достигать 10 000 К.  В природе, искровые разряды часто возникают в виде молний. Расстояние, «пробиваемое» искрой в воздухе, зависит от напряжения и считается равным 10 кВ. на 1 сантиметр.
• Дуговой разряд—   физическое явление, один из видов электрического разряда в газе. Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. В. Петровым, однако большой вклад в развитие данного раздела внес ученый Никола Тесла. Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы — и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа. Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.

Применение  газовых разрядов :

             В настоящее время трубки с тлеющим разрядом находят практическое применение как источник света — газоразрядные лампы. Для целей освещения часто применяются люминесцентные лампы, в которых разряд происходит в парах ртути, причём вредное для зрения ультрафиолетовое излучение поглощается слоем флюоресцирующего вещества — люминофора, покрывающего изнутри стенки лампы.

          Искровой заряд применяют для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания.

            Коронный разряд применяется для очистки газов от пыли и сопутствующих загрязнений (электростатический фильтр), для диагностики состояния конструкций (позволяет обнаруживать трещины в изделиях).

Коронный разряд применяется в  копировальных аппаратах (ксероксах) и лазерных принтерах для заряда светочувствительного барабана, переноса порошка с барабана на бумагу и  для снятия остаточного заряда с барабана, а также разряд применяется для определения давления внутри лампы накаливания.

         Дуговой разряд используется при электросварке металлов, для выплавки стали (Дуговая сталеплавильная печь) и в освещении (в дуговых лампах). Иногда используется свойство нелинейной вольт - амперной характеристики дуги.

Плазма-четвертое агрегатное состояние вещества, характеризующееся высоко

 степенью ионизации его частиц  при равенстве концентраций положительно  и отрицательно

 заряженных частиц.

    Плазма, возникающая при газовом разряде называется низкотемпературной или газоразрядной. Плазма, возникающая вследствие высокой температуры разогрева вещества, называется высокотемпературной или изотермической. Также плазму характеризуют по степени ионизации.

Концентрация носителей тока в  плазме очень велика, поэтому плазма обладает хорошей электропроводностью. А поскольку подвижность электронов примерно на три порядка величины больше, чем у ионов, электропроводность плазмы обусловлена в основном электронами.