physics_saveliev_2 (535939), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Поэтому происходит размножение электронов —. возникает лавина (образующиеся при этом положи» тельные ионы не играют существенной роли вследствие гораздо меньшей подвижности; они лишь обусловливают пространственный заряд, вызывающий перераспределение потенциала) . Излучение, испускаемое атомом, у которого при ионизации был вырван один из Рис.
197 внутренних электронов (это излучение показано на схеме волнистыми линиями), вызывает фотоионизацию молекул, причем образовавшиеся электроны порождают все новые лавины. После перекрывания лавин образуется хорошо проводящий канал — стример, по которому устремляется от катода к аноду мощный по. ток электронов — происходит пробой. Есть взять электроды такой формы, при которой поле в межэлектродном пространстве приблизительно однородно (например, в виде шаров достаточно большого диаметра), то искра будет возникать при вполне определенном напряжении 1/,р, величина которого зависит от расстояния между шарами 1 (Е,р —— 11 рД).
На этом основан искровой вольтметр, с помощью которого обычно измеряется высокое напряжение (порядка 10з — 10' в) . При измерениях определяется наибольшее расстояние 1„„, при котором возникает искра. Умножив затем Е„р на 1м„, получают значение измеряемого напряжения. Высокая температура и давление газа в искре обусловливают сильное механическое воздействие на электроды.
Это явление лежит в основе разработанного В. Р. и Н. И. Лазаренко метода электроискровой обработки металлов. Если один из электродов (или оба) имеет очень большую кривизну (например, электродом служит тонкая проволока или острие), вначале возникает так называемый к о р о н н ы й р а з р я д. При дальнейшем увеличении напряжения этот разряд переходит в искровой или дуговой. При коронном разряде ионизация и возбуждение молекул происходят не во всем межэлектродном пространстве, а лишь вблизи электрода с малым радиусом кривизны, где напряженность поля достигает значений, равных или превышающих Е„р. В этой части разряда газ светится.
Свечение имеет вид короны, окружающей электрод, чем и вызвано название этого вида разряда. Коронный разряд с острия имеет вид светящейся кисти, в связи с чем его иногда называют ки с те вы м разрядом. В зависимости от знака коронирующего электрода говорят о положительной или отрицательной короне. Между коронирующим слоем и некоронирующим электродом лежит в н е ш н я я о б л а с т ь к ороны, Режим пробоя (Е )~ Е„р) существует только в пределах коронирующего слоя. Поэтому можно сказать, что коронный разряд представляет собой неполный пробой газового промежутка.
В случае отрицательной короны явления на катоде сходны с явлениями на катоде тлеющего разряда. Ускоренные сильным полем положительные ионы выбивают из катода электроны, которые вызывают ионизацию и возбуждение молекул в коронирующем слое. Во внешней области короны поле недостаточно для того, чтобы сообщгть электронам энергию, необходимую для ионизация. Поэтому проникшие в эту область электроны дрейфуют под действием поля к аноду. Часть электронов захватывается молекулами, вследствие чего Образуются отрица гельные ионы. Таким образом, ток во внешней области обусловливается только отрицательными носителями — электронами и отрицательными ионами.
Й этой области разряд имеет несамостоятельный характер. В положительной короне электронные лавины зарождаются у внешней границы короны и устремляются к коронирующему электроду — аноду. Образование электронов, порождающих лавины, обусловлено фото- ионизацией, вызванной излучением коронирующего слоя. Носителями тока во внешней области короны служат положительные ионы, которые дрейфуют под действием поля к катоду.
Если оба электрода имеют большую кривизну (два коронирующих электрода), вблизи каждого из них про. текают процессы, присущие коронирующему электроду данного знака. Оба коронирующие слоя разделяются внешней областью, в которой движутся встречные потоки положительных и отрицательных носителей тока. Такая корона называется двуполярной.
Упоминавшийся в 2 86 при рассмотрении счетчиков самостоятельный газовый разряд представляет собой коронный разряд. Толщина коронирующего слоя и сила разрядного тока растут с увеличением напряжения, Прв небольшом напряжении размеры короны малы и ее свечение незаметно. Такая микроскопическая корона возникает вблизи острия, с которого стекает электри- р !99 ческий ветер (см. 9 21). Корона, появляющаяся под действием атмосферного электричества иа верхушках корабельных мачт, деревьев и т. п., получила в старину название о г н е й с в ятого Эльма. В высоковольтных устройствах, в частности в ливиях высоковольтных передач, коронный разряд приво~ дит к вредным утечкам тока.
Поэтому приходится при» нимать меры для его устранения. С этой целью провода высоковольтных линий берут достаточно большого дна метра, тем большего, чем выше напряжение линии. Полезное применение в технике коронный разряд нашел в электрофильтрах. Очнщаемый газ дви жется в трубе, по оси которой расположен отрицатель иый коронирующий электрод (рис. 198), Отрицательные ионы, имеющиеся в большом количестве во внешней области короны, оседают на загрязняющих газ части цах или капельках и увлекаются вместе с ними к внешнему некоронирующему электроду. Достигнув этого электрода, частицы нейтрализуются и оседают на нем. Впоследствии прн ударах по трубе осадок, образованный уловленными частицами, осыпается в сборник. 22 и, в. Савельев, т.
и ГЛАВА ХУ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК 9 92. Квазистационарные токи Закон Ома (35.2) н вытекающие из него правила Кирхгофа (36.1) н (36.2) были установлены для постоянного тока. Однако они остаются справедливыми и для мгновенных значений изменяющихся тока и напряжения, если только их изменения происходят не слишком быстро. Электромагнитные возмущения распространяются по цепи с огромной скоростью, равной скорости света с. Если за время т = 1/с, необходимое для передачи возмущения в самую отдаленную точку цепи, сила тока изменяется незначительно, то мгновенные значения силы тока во всех сечениях цепи будут практически одинаковыми. Токи, удовлетворяющие такому условию, называются к в а з и с т а ц и о н а р н ым и, Для периодически изменяющихся токов условие квазистационарности запишется следующим образом: т= — (( Т, где Т вЂ” период изменений.
При размерах цепи порядка 3 м т =10-' сек, Таким образом, вплоть до Т порядка 1О-' сея (что соответствует частоте 10' ец) токи в такой цепи можно считать квазистационарными. Ток промышленной, частоты (т = 50 гц) квазистационарен для цепей длиной до 100 км. Мгновенные значения квазистационарных токов подчиняются закону Ома.
Следовательно, для них справедливы и правила Кирхгофа, Пусть к зажимам сопротивления )т (рис. 199, а), не обладающего индуктивностью и емкостью ') (такое сопротивление называется активным), приложено на» пряжение, изменяющееся по закону и=и (92,1) (92.3) (У вЂ” амплитудное значение напряжения). При выпол« ненни условия квазистационарности ток через сопро» тнвление определяется законом Ома 1 = — = — соз ю1 = Т соз ю1. и и (92.2) Таким образом, между амплитудными значениями си. лы тока и напряжения имеется соотношение и 1 Ю3 Соотношения между переменными токами и напряжениями делаются особенно наглядными, если изобра« жать их (как и гармонические колебания) с помощью векторов (см.
т. 1, $ 68) ° а) П Выберем произвольное направление, которое назовем <»-. ~»з, »ь, ь»„.»ь Ю ».. правления вектор тока длиной ! . Поскольку напряже- Рис. 199. ние и тока рассматриваемом случае изменяются синфазно, вектор напряжения такжв будет направлен вдоль оси токов; длина его равна И . Совокупность векторов напряжений или токов образует векторную ди а г р а м му данной цепи. 5 93. Переменный ток, текущий через индуктивность Подадим переменное напряжение (92.1) на концы индуктивности Е (например, катушки) с пренебрежимо малыми сопротивлением и емкостью (рис. 220, а).
В индуктнвности начнет течь переменный ток, вследствие ') Всякий проводник (иапример, прямолииейиый отрезок провода) обладает иекоторбй емкостью и иидуктивиостью. Поэтому «чистые» активиое сопротивление зт, иидуктивиость и и емкость С являются абстракциями, (полагаем, что Ь не зависит от !). Уравнение (35.!) за- кона Ома запишется следующим образом (Й = О, раз- ность потенциалов равна с1, д'и = д',): с! соз в! — 1. — = О, Ж и Ф откуда Л вЂ” „= (1„, сов в!, (93.!) В рассматриваемом случае все внешнее напряжение приложено к индуктивности 1.. Следовательно, ось ~ а ~в (1с = 1.
— „(93.2) Рас. 200. Есть не что иное, как падение напряжения на индуктивности. Перепишем уравнение (93.!) в виде г(! = — соз в! Ю. гг„ д Интегрирование дает 1= — з!пюг+ сопз!. Уа еЕ Постоянной составляющей тока, очевидно, нет; по. этому сопз! = О, Таким образом, г! 1 = —" е3п в1 = 1,„соз ~ га! .— — "), (93.3) где и„ 1 п$ мд (93.4) Сопоставляя соотношения (92.3) и (93.4), мы видим, что роль сопротивления в данном случае играет величина Л г.
= м(' (93.5) чего возникнет з. д. с. самоиидукции (см. формулу (59.9)] Й д' = — Е— ЫЕ которую называют ре активны и индуктивным сопротивлением или просто индуктивным сопротивлением. Если 1. взять в генри, а в— в сек ', то Хь будет выражено в омах. Как видно из (93.5), величина индуктивного сопротивления растет с частотой ы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
