С.Г. Калашников - Электричество (1115533), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Он состоит из большого стеклянного (а иногда металлического) сосуда, заполненного ртут- А ным паром, и содержит ртутный катод К и три анода А, Аг 4» 4 н Аг (число анодов часто бывает больше). Аноды Аг и Аг =З! (едежурные» аноды) К питаются от вспомогательного трансформатора Т1 таким образом, что один из них в любой полу- период положителен Рвс.
Зог. Схема ртутного выпрямителя ОтНОСнтЕЛЬ О атО- да. Роль анодов Аг и Аг заключается в непрерывном поддержании катодного пятна. Анод А (еглавный» анод) и катод входят в цепь вторичной обмотки силового трансформатора Т, содержащую также сопротивление нагрузки Л.
Так как ток на главный анод А существует только в те полупериоды, когда анод положителен относительно катода, то в нагрузке В появляется пульсирующий ток одинакового наггравления, соответствующий движению электронов от катодного пятна к главному аноду. Если напряжение между анодом и катодом сделается слишком большим, то катодное пятно может возникнуть и на аноде (еобратное зажигание» ртутных выпрямителей), нарушая правильную работу выпрямителя. т, 1С:- 3 176.
'Устойчивость электрических разрядов Как уже говорилось выше, многие формы электрических разрядов не подчиняются закону Ома и поэтому обладают нелинейной вольт-амперной характеристикой (электрические токи в вакууме, разряды в газах и другие). Может даже оказаться, что увеличение силы тока через проводник сопровождается уменьшением падения напряжения на нем, т.е. в этих случаях вольтамперная характеристика имеет падающий участок (рис. 303). Такую характеристику имеет, например, участок цепи, содержа- 1 176 УСТОЙЧИВОСТЬ ЭЛККТРИЧЬСКИХ РАЗРЯДОВ 407 щвй электрическую дугу и последовательное постоянное сопротивление.
Если по вертикальной оси откладывать не напряжение, а ток, а по горизонтальной оси — напряжение (как это часто делают), то кривая зависимости 1 от 17 будет подобна букве О, и поэтому характеристики такого типа называют характеристиками Б-типа. Сопротивлением любого проводника мы называем отношение напряжения между концами проводника к силе тока в нем: У/1'.
Для проводников, подчиняющихся закону Ома, это отношение не зависит от силы тока 1и напряжения), и поэтому Вх Вольт-амперная характеристика прямолинейна. В случае нели- 17 нейной вольт-амперной характеристики мы можем рассматривать каждый малый ее участок как отрезок прямой линии и ввести ди4ференциалъное сопро- 1 1 тивление в данной точке характеристики 61 В; = а17/Иг. в Если характеристика имеет падающий участок, то на этом участке В, отрицательно. Конечно, это не значит, что в в проводниках с отрицательным дифференциальным сопротив- а пением не происходит выделения (а имеется, наоборот, погло- ряс зоз В т- ер ая р щение) тепла Джоуля — Ленца. ар я Тепловой эффект тока определяется не дифференциальным, а полным сопротивлением проводника 17/1,которое-всегда положительно.
Каждая точка вольт-амперной характеристики соответствует определенному состоянию электрического разряда, а вся кривая изображает совокупность возможных состояний разряда в данном проводнике. Однако если проводник имеет отрицательное дифференциальное сопротивление, то может оказаться, что не все эти состояния разряда можно получить в действительности. Рассмотрим простую цепь, содержащую проводник и источник тока с ЭДС Ж (рис. 304).
Обозначим через г сопротивление всей остальной части цепи, через 1 — ток в цепи и через У— напряжение на проводнике. Тогда, согласно закону Ома, для участка цепи с ЭДС 1Э 68) 17 = Ф вЂ” 17. 1176.1) 408 РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ ГЛ ХШ С другой стороны, У и «связаны уравнением характеристики У = у(г), где у' — функция, зависящая от свойств проводника. Поэтому при данных Ь и Г в проводнике окажутся возможными только те состояния разряда, при которых У и г одновременно удовлетворяют обоим уравнениям. Нахождение возможных состояний разряда удобно производить графически.
Для этого на графике вольт-амперной характеристики проведем прямую, уравнение которой есть (176.1) («линия нагрузки»). Она отсекает на оси У отрезок, равный ЭДС источника а, и наклонена к оси ! на угол с« = агс16 г. Тогда возможные при этих условиях состоя- Я ния разряда будут определяться точками пересечения характеристики и линии нагрузки. Положим, что состояние разряи да характеризуется точкой характеристики а (см.
рнс 303). Если теперь увеличивать ЭДС источника, то линия нагрузки будет перемещаться вверх, Рис 304 К вопросу об оставаясь параллельной самой себе, н устойчивости влектривв- разряд будет плавно менять свое соских разрядов стояние в соответствии с участком ха- рактеристики аб. Если после достижения точки б увеличивать ЭДС еще больше, то разряд скачком перейдет в новое состояние, описываемое точкой в.
Прн этом напряжение на проводнике уменьшится, а сила тока увеличится. Если же мы захотим поддерживать то же напряжение, которое было в точке б, то нам придется еще увеличить ЭДС источника. При этом будем передвигаться по ветви характеристики вг вверх, и сила тока увеличится еще больше. Если исходить нз правой ветви характеристики, например из точки г, и постепенно уменьшать ЭДС источника, то мы пройдем все состояния разряда, изображаемые ветвью гве.
При этом будут существовать и состояния, соответствующие отрезку вг, которые нельзя было получить при увеличении ЭДС При достижении точки е произойдет опять скачкообразное изменение разряда, и он перейдет в новое устойчивое состояние а. При этом сила тока скачкообразно уменьшится, а напряжение возрастет. Если же мы захотим сохранить напряжение таким, каким оно было в точке е, то мы должны будем уменьшить ЭДС источника. Таким образом, наблюдаемая на опыте зависимость ! от У не будет воспроизводить истинную вольт-амперную характеристику, а будет иметь вид петлеобразной кривой, покгзанной в верхнем правом углу рис.
303 (гистерезис разряда). При некотором значении напряжения, разном при прямом и обратном ходе, с тока будет делаться неустойчивой и скачком изменять свою величину. 1 17Б УотойЧИВОСтЬ ЭЛККТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ 409 Из сказанного ясно, что для устойчивости тока нужно, чтобы линия нагрузки при любом значении ЭДС пересекла вольтамперную характеристику только один раз, а это значит, что она должна идти более круто, чем характеристика (штриховая линия на рис.
303). Или, иначе, внешнее сопротивление г должно быть больше модуля диффере1щиального сопротивления Л, в любой точке характеристики: г > )В,) (Я-тип). (176,2) Наряду с характеристиками Я-типа существуют и характеристики другого типа, показанного на рис 305 1характеристикн Х-типа). Примером проводника с хьрьктеристикой Х- и типа может служить туннельный полупроводниковый диод 1Э 203). Она может также возникнуть в вакуумных лампах вследствие динатронного эффекта 13 164). Если проводник имеет 8 г вольт-амперную характеристику Х-типа, то при постепенном увеличении ЭДС мы сначала будем двигаться по участку характеристики аб (рис.
305). В точке б произойдет скачкообразное и изменение разряда. Однако ! в данном случае увеличится не ток, а напряжение, а сила Рис ЗОЬ Вольт-ампериак карактеритока станет меньше. Для стика 7У-типа поддержания тока неизменным необходимо сместиться вдоль ветви характеристики вг, отчего скачок напряжения сделается еще больше. При обратном уменьшении тока мы сумеем дойти до состояния разряда е, после чего опять произойдет скачок, и т.д.
Поэтому наблюдаемая на опыте зависимость У от 1 может иметь вид, показанный в правом верхнем углу рис. 305. Отличие от предыдущего случая Я-характеристики заключается в том, что здесь неустойчивым может оказаться напряжение, а не ток. Для устойчивости разряда необходимо, чтобы линия нагрузки проходила более полого, чем вольт-амперная характеристика, т.е, чтобы выполнялось условие г ( )В,! 1М-тип). (176.3) Из сказанного также ясно, что если вольт-амперная харак- теристика не имеет падающего участка (т.е.
В, всюду положи- 410 гл хю РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ тельно), то линия нагрузки при любом значении Г пересекает характеристику только один раз, и поэтому разряд в таком проводнике будет всегда устойчив. В предыдущих рассуждениях мы не учитывали емкость и индуктивность цепи. Поэтому формулы (176.2) и (176.3) выражают условие устойчивости для постоянного тока. Оно необходимо, но может оказаться недостаточным. Чтобы разряд в данном состоянии был устойчивым, нужно еще, чтобы при случайных малых изменениях тока и напряжения в цепи возникали такие процессы, которые препятствовали бы этим изменениям, для чего необходимо выполнение дополнительных условий, рассмотренных в Добавлении 9 (его следует читать после гл.
ХХ). 5 177. Плазма В различных формах газового разряда иногда образуется сильно ионизованный гез, в котором концентрация электронов приблизительно равна концентрации положительных ионов. Такая система из электронов и положительных ионов, распределенных с одинаковой концентрацией, получила незнание электпронно-ионной плазлмА или просто плазмы. Плазму мы имеем в положительном столбе тлеющего разряда. Она образуется также в главном канале искрового разряда. Так как концентрация электронов и ионов в плазме одинакова, то объемный заряд в ней, как и в металлах, равен нулю. Кроме того, при значительной ионизации газа электропроводность плазмы может быть очень большой. Поэтому по характеру своей электропроводности ионная плазма приближается к металлам Если плазма находится в электрическом поле, то в ней возникает электрический ток и выделяется тепло. При этом энергию в поле получают сначала электроны как более подвижные частицы, которые затем передают энергию ионам при соударениях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
