Общий курс физики Том 3. Электричество - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка):
В положительной короне, когда катодом служит электрод с большим радиусом кривизны, электрическое поле у катода слабое.
532
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОКИ В ГЛЗЛХ
ІГЛ. IX
Поэтому электронные лавины не могут порождаться электронами, выбиваемыми из катода вследствие вторичной эмиссии. Электронные лавины порождаются электронами, возникающими вблизи анода при объемной ионизации газа фотонами, излучаемыми короннрую-щим слоем. Они зарождаются на внешней границе короннрующего слоя и распространяются к положительному электроду (обладающему большой кривизной). Положительные поны, двигаясь через «темную» область к катоду, образуют пространственный заряд, который снова ограничивает силу разрядного тока.
При увеличении напряжения между электродами «темная» область коронного разряда исчезает и возникает искровой разряд с полным пробоем разрядного промежутка.
2. Корона иногда возникает в естественных условиях под влиянием атмосферного электричества на верхушках деревьев, корабельных мачт и пр. Это явление в старину получило название:
огней святого Эльма. С возникновением коронного разряда приходится считаться в технике высоких напряжений. Образуясь вокруг проводов высоковольтных линий передач электроэнергии, корона ионизует окружающий воздух, вследствие чего возникают вредные токи утечки. Для уменьшения-этих вредных токов провода высоковольтных линий, а также подводящие провода к лабораторным высоковольтным установкам должны быть достаточно толстыми. Коронные разряды, поскольку они носят прерывистый характер, являются источниками значительных радиопомех.
Рис. 287. Коронный разряд используется в электрофиль-
трах, предназначенных для очистки промышленных газов от примесей твердых и жидких частиц (дыма в производстве серной кислоты, в литейных цехах заводов цветных металлов и пр.). Принцип действия такого электрофильтра пояснен на рис. 287. Вдоль оси вертикальной трубы натянута заряженная (например, отрицательно) проволока АВ, вокруг которой зажигается коронный разряд. Вследствие этого воздух внутри трубы становится сильно ионизованным. Ионы оседают на частицах дыма, поднимающегося вверх по трубе. Получив заряды, одноименные с зарядом коронпрующей проволоки, частицы дыма отталкиваются от нее и оседают на стенках трубы. Отсюда они могут быть извлечены механическим способом и использованы для получения содержащихся в них ценных продуктов. Соответствующую демонстрацию легко осуществить в лекционной аудитории. Темным дымом заполняется прозрачная труба в отсутствие электрического поля между проволокой н стенками трубы. При включении напряжения воздух в трубе моментально становится светлым.
§ 1201
ДУГОВОП разряд
533
§ 120. Дуговой разряд
1. Если после получения искрового разряда от мощного источника постепенно уменьшать расстояние между электродами (или сопротивление внешней цепи), то разряд из прерывистого становится непрерывным — возникает новая форма газового разряда, называемая дуговым разрядом. При этом ток резко увеличивается, достигая десятков и сотен ампер, а напряжение на разрядном промежутке падает до нескольких десятков еольт.
Дутовой разряд можно получить от источника низкого напряжения, минуя стадию искры. Для этого электроды сближают до соприкосновения. В месте соприкосновения они сильно раскаляются электрическим током, после чего их разводят, получая при этом яркую электрическую дугу. Именно таким путем электрическая дуга была впервые получена в 1802 г. русским физиком В. В. Петровым (1761—1834). Электродами в его опытах служили два куска древесного угля, включенные в цепь мощной гальванической батареи. Угли раскалялись до ослепительного свечения, а между ними возникал яркий столб светящегося газа. Работа Петрова была опубликована на русском языке и осталась неизвестной заграничным ученым. В России иа нее пе обратили внимания, и она была основательно забыта. Явление электрической дуги было вновь открыто в 1808 г. английским химиком Дэви (1778—1829) и без достаточных на то оснований названо вольтовой дугой.
В настоящее время электрическая дуга, горящая при атмосферном давлении, чаще всего получается между специальными угольными электродами, изготовляемыми из прессованного графита со связывающими веществами. Во время горения расстояние между электродами дуги бывает порядка 5 мм при токе 10—20 А и напряжении между ними 40—50 В. По мере горения дуги угольный катод заостряется, а на аноде образуется углубление, называемое кратером. Кратер — наиболее горячее место дуги. Его температура при атмосферном давлении достигает 4000 °С, а при давлении в 20 атм превышает 7000 °С (выше температуры границы фотосферы Солнца). В электрических дугах с металлическими электродами температура меньше (2000—2500 °С) из-за высокой теплопроводности электродов и быстрого испарения металлов, требующего большого количества тепла.
2. Согласно В. Ф. Миткевичу (1872—1951), дуговой разряд поддерживается главным образом за счет термоэлектронной эмиссии с поверхности катода. Подтверждением этой точки зрения может служить установленный на опыте факт, что во многих случаях устойчивая дуга получается только при условии, что температура катода достаточно высока. При охлаждении катода дуга горит неустойчиво, периодически гаснет и снова зажигается. Охлаждение же а;юда не вызывает нарушения устойчивого режима горения дуги.
