गैसों में विद्युत निर्वहन के प्रकार

गैसों में विद्युत निर्वहन में आयनीकरण प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों और आयनों) के एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत गैसों में गति के सभी मामले शामिल हैं। गैसों में निर्वहन की घटना के लिए एक शर्त मुक्त की उपस्थिति है इसमें आवेश - इलेक्ट्रॉन और आयन।

एक गैस जिसमें केवल तटस्थ अणु होते हैं, विद्युत प्रवाह का संचालन बिल्कुल नहीं करती है, अर्थात। एक आदर्श ढांकता हुआ... वास्तविक परिस्थितियों में, प्राकृतिक आयनकारकों (सूर्य से पराबैंगनी विकिरण, ब्रह्मांडीय किरणें, पृथ्वी से रेडियोधर्मी विकिरण, आदि) की क्रिया के कारण, गैस में हमेशा एक निश्चित मात्रा में मुक्त आवेश होते हैं - आयन और इलेक्ट्रॉन, जो इसे एक निश्चित विद्युत चालकता देते हैं।

प्राकृतिक ionizers की शक्ति बहुत कम है: उनकी कार्रवाई के परिणामस्वरूप, प्रत्येक घन सेंटीमीटर में प्रति सेकंड हवा में लगभग एक जोड़ी आवेश बनता है, जो आवेशों के आयतन घनत्व में वृद्धि p = 1.6-19 CL से मेल खाता है। / (सेमी3 x इंच)। समान मात्रा में आवेश प्रति सेकंड पुनर्संयोजन से गुजरते हैं। एक ही समय में हवा के 1 सेमी 3 में आवेशों की संख्या स्थिर रहती है और 500-1000 जोड़े आयनों के बराबर होती है।

इस प्रकार, यदि इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी S के साथ एक फ्लैट एयर कैपेसिटर की प्लेटों पर एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो सर्किट में एक करंट स्थापित किया जाएगा, जिसका घनत्व J= 2poS = 3.2×10-19 S A / cm2 है .

कृत्रिम आयनकारकों के प्रयोग से गैस में धारा का घनत्व कई गुना बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, जब पारा-क्वार्ट्ज लैंप से गैस की खाई को रोशन किया जाता है, तो गैस में वर्तमान घनत्व 10 - 12 ए / सेमी 2 तक बढ़ जाता है; आयनित आयतन के पास एक ईमानदार निर्वहन की उपस्थिति में, 10-10 ए / सेमी 2, आदि के क्रम की धाराएँ।

लागू वोल्टेज i (छवि 1) के मूल्य पर एक समान विद्युत क्षेत्र के साथ गैस अंतर से गुजरने वाली वर्तमान की निर्भरता पर विचार करें।

चावल। 1. गैस डिस्चार्ज की करंट-वोल्टेज विशेषताएँ

प्रारंभ में, जैसे ही वोल्टेज बढ़ता है, गैप में करंट इस तथ्य के कारण बढ़ जाता है कि चार्ज की बढ़ती मात्रा इलेक्ट्रोड (सेक्शन OA) पर एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत आती है। धारा AB में, व्यावहारिक रूप से करंट नहीं बदलता है, क्योंकि बाहरी आयनाइज़र के कारण बनने वाले सभी चार्ज इलेक्ट्रोड पर पड़ते हैं। सैचुरेशन करंट I, गैप पर काम करने वाले आयनाइज़र की तीव्रता से निर्धारित होता है।

वोल्टेज में और वृद्धि के साथ, वर्तमान तेजी से बढ़ता है (अनुभाग बीसी), जो एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत गैस आयनीकरण प्रक्रियाओं के गहन विकास को इंगित करता है। वोल्टेज U0 पर, अंतराल में धारा में तेज वृद्धि देखी जाती है, जो इस मामले में अपने ढांकता हुआ गुणों को खो देता है और कंडक्टर में बदल जाता है।

वह घटना जिसमें गैस गैप के इलेक्ट्रोड के बीच एक उच्च-चालकता चैनल दिखाई देता है, उसे इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन कहा जाता है (गैस में ब्रेकडाउन को अक्सर इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज कहा जाता है, जिसका अर्थ है ब्रेकडाउन गठन की पूरी प्रक्रिया)।

OABS विशेषता के खंड के अनुरूप विद्युत निर्वहन को आश्रित कहा जाता है, क्योंकि इस खंड में गैस अंतराल में वर्तमान सक्रिय आयनकारक की तीव्रता से निर्धारित होता है। बिंदु C के बाद के खंड में निर्वहन को स्वतंत्र कहा जाता है, क्योंकि इस खंड में निर्वहन वर्तमान केवल विद्युत परिपथ के मापदंडों (इसके प्रतिरोध और शक्ति स्रोत की शक्ति) पर निर्भर करता है और इसके रखरखाव के लिए आवेशित कणों का निर्माण होता है बाहरी ionizers के कारण आवश्यक नहीं है। वोल्टेज Wo जिस पर स्व-निर्वहन शुरू होता है उसे प्रारंभिक वोल्टेज कहा जाता है।

गैसों में स्व-विघटन के रूप उन स्थितियों के आधार पर होते हैं जिनके तहत निर्वहन होता है, वे भिन्न हो सकते हैं।

कम दबाव पर, जब प्रति इकाई आयतन में गैस अणुओं की संख्या कम होने के कारण, अंतर उच्च चालकता और एक चमक निर्वहन प्राप्त नहीं कर सकता है ... एक चमक निर्वहन में वर्तमान घनत्व कम है (1-5 mA / cm2), डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड के बीच पूरे स्थान को कवर करता है।

चावल। 2. गैस में ग्लो डिस्चार्ज होना

वायुमंडलीय और उच्च के करीब गैस के दबाव में, यदि बिजली स्रोत की शक्ति कम है या थोड़े समय के लिए अंतराल पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो स्पार्क डिस्चार्ज होता है ... स्पार्क डिस्चार्ज का एक उदाहरण डिस्चार्ज है बिजली के रूप में… वोल्टेज के लंबे समय तक संपर्क में रहने से, स्पार्क डिस्चार्ज स्पार्क्स का रूप ले लेता है जो इलेक्ट्रोड के बीच वैकल्पिक रूप से दिखाई देते हैं।

चावल। 3. ईमानदारी से निर्वहन

ऊर्जा स्रोत की महत्वपूर्ण शक्ति के मामले में, स्पार्क डिस्चार्ज एक चाप में बदल जाता है, जिसमें अंतराल के माध्यम से एक धारा प्रवाहित हो सकती है, सैकड़ों और हजारों एम्पीयर तक पहुंच सकती है। ऐसा करंट डिस्चार्ज चैनल को गर्म करने में योगदान देता है, जिससे इसकी चालकता बढ़ जाती है और इसके परिणामस्वरूप करंट में और वृद्धि होती है। चूँकि इस प्रक्रिया को पूरा होने में कुछ समय लगता है, इसलिए वोल्टेज के एक अल्पकालिक अनुप्रयोग के साथ, स्पार्क डिस्चार्ज आर्क डिस्चार्ज में नहीं बदलता है।

चावल। 4. आर्क डिस्चार्ज

अत्यधिक विषम क्षेत्रों में, स्व-निर्वहन हमेशा कोरोना डिस्चार्ज के रूप में शुरू होता है, जो केवल गैस गैप के उस हिस्से में विकसित होता है जहां क्षेत्र की ताकत सबसे अधिक होती है (इलेक्ट्रोड के तेज किनारों के पास)। कोरोना डिस्चार्ज के मामले में, एक चैनल के माध्यम से इलेक्ट्रोड के बीच उच्च चालकता उत्पन्न नहीं होती है, अर्थात अंतरिक्ष अपने इन्सुलेट गुणों को बरकरार रखता है। जैसे ही लागू वोल्टेज को और बढ़ाया जाता है, कोरोना डिस्चार्ज एक सदाशयी या आर्क डिस्चार्ज में बदल जाता है।

कोरोना डिस्चार्ज - एक मजबूत अमानवीय विद्युत क्षेत्र में होने वाली पर्याप्त घनत्व की गैस में स्थिर विद्युत निर्वहन का प्रकार। इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन द्वारा तटस्थ गैस कणों के आयनीकरण और उत्तेजना को वक्रता के एक छोटे त्रिज्या के साथ एक इलेक्ट्रोड के पास एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के सीमित मात्रा में क्षेत्र (कोरोना कैप या आयनीकरण क्षेत्र) में स्थानीयकृत किया जाता है। सौर कोरोना के प्रभामंडल के अनुरूप, आयनीकरण क्षेत्र के अंदर गैस की हल्की नीली या बैंगनी चमक ने इस प्रकार के निर्वहन के नाम को जन्म दिया।

दृश्य में विकिरण के अलावा, पराबैंगनी (मुख्य रूप से), साथ ही साथ स्पेक्ट्रम की छोटी तरंग दैर्ध्य में, कोरोना डिस्चार्ज कोरोना इलेक्ट्रोड से गैस कणों के संचलन के साथ होता है - तथाकथित "इलेक्ट्रिक विंड", हम, कभी-कभी रेडियो उत्सर्जन, रसायन विज्ञान, प्रतिक्रियाएं (उदाहरण के लिए, हवा में ओजोन और नाइट्रोजन ऑक्साइड का निर्माण)।

चावल। 5. गैस में कोरोना डिस्चार्ज

विभिन्न गैसों में विद्युत निर्वहन की उपस्थिति की नियमितता समान होती है, अंतर प्रक्रिया को चिह्नित करने वाले गुणांक के मूल्यों में निहित होता है।