Электр энергетика және электр техника институты
II. Біртекті өрістегі газдың тесілу кернеуін графикалық түрде сипаттаңыз және ұсыныңыз. Пашен Заңы
жүктеу/скачать 169,1 Kb.
|
Ýëåêòð ýíåðãåòèêà æ íå ýëåêòð òåõíèêà èíñòèòóòû
| II. Біртекті өрістегі газдың тесілу кернеуін графикалық түрде сипаттаңыз және ұсыныңыз. Пашен Заңы.
Газдардағы электр разрядтары, газдық разрядтар – электр өрісінің әсерінен газдар арқылы электр тоғының өтуі. Газда металл мен сұйықтағыдай бос зарядтар (электрондар мен иондар) болмайды. Газдар, негізінен, бейтарап атомдар мен молекулалардан тұратындықтан, олар қалыпты жағдайда электр тоғын өткізбейтін диэлектриктер қатарына қосылады. Сондықтан газ ішіндегі электр тоғы қатты өткізгіштер мен электролиттердегі тоққа мүлде ұқсамайтын бір қатар ерекше құбылыстар туғызады. Газ арқылы электр тоғы өтү үшін, оны иондау (яғни оның ішінде жеткілікті мөлшерде зарядты бөлшектердің пайда болуы) керек. Мұндай зарядты бөлшектер кейбір фактордың әсерінен пайда болады немесе газға сырттан енгізіледі; не болмаса электродтар арасындағы электр өрісінің әсерінен пайда болады. Осындай әсерлер нәтижесінде газда электр тоғының пайда болуын газдық разрядтар деп атайды. Газдағы зарядты бөлшектер (заряд тасушылар) сыртқы факторлардың, яғни ионизаторлардың (жалын, рентген сәулелері, термоэлектрондық эмиссия, радиоактивті сәулелер т.б.) әсерінен пайда болса, онда ол тәуелді разряд деп аталады. Газдағы электр разрядтарының көріністері мен сипаттамалары әр түрлі болады. Мұның өзі газ арқылы электр тоғының өту шарттарын анықтайтын параметрлер мен қарапайым процестердің сан алуан болатындығын көрсетеді. Бұлардың біріншісіне - газдың құрамы мен қысымы, разрядтық кеңістіктің геометриялық конфигурациясы, сыртқы электр өрісінің жиілігі, ток күші т.б. жатса, екіншісіне – иондалу және газ молекулалары мен атомдарының қозуы, рекомбинация, екінші текті соқтығысу, қайыра зарядталу, заряд тасушылардың серпімді шашырауы, электрондық эмиссияның түрлері т.б. жатады. Әр түрлі факторлар әсерінен газ молекулалары мен атомдары оң және теріс зарядталған бөлшектерге ылдырайды, яғни газ иондалады. Иондардың пайда болу процесі газдың иондалуы деп аталады. Иондалу кезінде кейбір молекулалар электрондарынан айрылып, оң ионға, ал босап шыққан электрон теріс еркін заряд тасушыға айналады. Алайда, көбінесе, бұл электрондар бейтарап молекулаға «жабысып» теріс зарядталған иондар түзеді. Газда ионизатордың әсерінен иондардың пайда болуымен бірге иондардың бейтараптану процесі де қатар жүреді. Ол былайша түсіндіріледі: әр аттас зарядты иондар электрлік тартылыс күші әсерінен бір-біріне жақындайды да, олар қайта қосылып бейтарап молекула құрайды. Мұндай процесс иондардың рекомбинациясы деп аталады. Пайда болған зарядтар мен рекомбинацияланған зарядтар арасында тепе-теңдік орнағанда газдың электр өткізгіштігі тұрақты (стационарлы) болады. Зарядтар көлемдік рекомбинация, электрод аралық кеңістікте диффузиялану және олардың ток өткен кезде электродтарға кетуі нәтижесінде бейтараптанады. Егер иондалу тек сыртқы ионизатордың әсерімен ғана жүзеге асырылса, ал өріс кернеулігі өте аз және разрядтық аралықтың көлденеңі тым үлкен (зарядтың еркін жол ұзындығы мен электродтар арасындағы қашықтықпен салыстырғанда) болса, онда зарядтар негізінен көлемдік рекомбинация процесінің әсерінен бейтараптанады. Бұл жағдайда зарядтартың пайда болу және бейтараптану процестерінің тепе-теңдік шарты мынадай болады: N=αn²V, мұндағы
V – разрядтық аралықтың көлемі, N – сыртқы ионизатр әсерінен уақыт бірлігі ішінде пайда болатын қос зарядтар саны, n – заряд концентрациясы. Бұл жағдайда заряд концентрациясы тұрақты болып қала береді. Егер зарядтардың қозғалу жылдамдығы өріс кернеулігіне пропорционал болса, онда газдың электр өткізгіштігі Ом заңына бағынады. Өріс кернеулігі артқанда, зарядтардың электродқа кетуі көбейеді. Зарядтар саны азая береді. Ал өріс тым күшейгенде рекомбинацияны ескермесе де болады. Соның нәтижесінде ток қанығу шамасына жетеді. J = Ne, мұндағы е – элементар заряд. Мұндайда ионизатордың әсерін тоқтатсақ та разрядталу процесі жүре береді, яғни иондар мен электрондар «тасқыны» пайда болады. Сыртқы қолдаушы ионизаторды қажет етпейтін бұл разрядталу процесі дербес разряд деп аталады. Дербес разряд кезінде газ электрондық соққы нәтижесінде иондалады. Бұл процесте электродтар арасындағы электрондардың көршілес екі соғыстығысу аралығындағы энергиясы электр өрісінің жұмысы есебінен артады. Электродтар арасындағы потенциалдар айырмасы артқан сайын өріс кернеулігі де артады. Бұл кезеңде кезекті соқтығысу алдындағы электронның кинетикалық энергиясы өріс кернеулігі мен электронның еркін жол ұзындығына тура пропорционал: жүктеу/скачать 169,1 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|