Բնության մեջ բացարձակ դիէլեկտրիկներ չկան: Մասնիկների պատվիրված շարժումը՝ էլեկտրական լիցք կրողներ, այսինքն՝ հոսանք, կարող է առաջանալ ցանկացած միջավայրում, բայց դա պահանջում է հատուկ պայմաններ: Այստեղ մենք կքննարկենք, թե ինչպես են էլեկտրական երևույթները ընթանում գազերում և ինչպես կարող է գազը շատ լավ դիէլեկտրիկից վերածվել լավ հաղորդիչի: Մեզ կհետաքրքրի այն պայմանները, որոնց դեպքում այն առաջանում է, ինչպես նաև, թե ինչ հատկանիշներով է բնութագրվում էլեկտրական հոսանքը գազերում։
Գազերի էլեկտրական հատկություններ
Դիէլեկտրիկը այն նյութն է (միջավայր), որի մեջ մասնիկների՝ էլեկտրական լիցքի ազատ կրիչների կոնցենտրացիան չի հասնում որևէ նշանակալի արժեքի, ինչի արդյունքում հաղորդունակությունը աննշան է։ Բոլոր գազերը լավ դիէլեկտրիկներ են: Նրանց մեկուսիչ հատկությունները օգտագործվում են ամենուր: Օրինակ, ցանկացած անջատիչում շղթայի բացումը տեղի է ունենում, երբ կոնտակտները բերվում են այնպիսի դիրքի, որ նրանց միջև օդային բաց է ձևավորվում: Հաղորդալարեր էլեկտրահաղորդման գծերումմեկուսացված են նաև միմյանցից օդային շերտով։
Ցանկացած գազի կառուցվածքային միավորը մոլեկուլն է։ Այն բաղկացած է ատոմային միջուկներից և էլեկտրոնային ամպերից, այսինքն՝ տիեզերքում ինչ-որ կերպ բաշխված էլեկտրական լիցքերի հավաքածու է։ Գազի մոլեկուլը կարող է լինել էլեկտրական դիպոլ՝ ելնելով իր կառուցվածքի առանձնահատկություններից, կամ կարող է բևեռացվել արտաքին էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ։ Գազը կազմող մոլեկուլների ճնշող մեծամասնությունը նորմալ պայմաններում էլեկտրականորեն չեզոք է, քանի որ դրանցում առկա լիցքերը ջնջում են միմյանց։
Եթե գազի վրա կիրառվի էլեկտրական դաշտ, ապա մոլեկուլները կընդունեն դիպոլային կողմնորոշում՝ զբաղեցնելով տարածական դիրք, որը փոխհատուցում է դաշտի ազդեցությունը։ Կուլոնյան ուժերի ազդեցությամբ գազում առկա լիցքավորված մասնիկները կսկսեն շարժվել՝ դրական իոնները՝ կաթոդի ուղղությամբ, բացասական իոնները և էլեկտրոնները՝ դեպի անոդ։ Այնուամենայնիվ, եթե դաշտն անբավարար ներուժ ունի, ապա լիցքերի մեկ ուղղորդված հոսք չի առաջանում, և ավելի շուտ կարելի է խոսել առանձին հոսանքների մասին, այնքան թույլ, որ դրանք պետք է անտեսվեն: Գազն իրեն դիէլեկտրիկի պես է պահում։
Այսպիսով, գազերում էլեկտրական հոսանքի առաջացման համար անհրաժեշտ է ազատ լիցքակիրների մեծ կոնցենտրացիան և դաշտի առկայությունը։
Իոնացում
Գազում անվճար լիցքերի թվի ավալանշային աճի գործընթացը կոչվում է իոնացում: Ըստ այդմ, գազը, որի մեջ կա լիցքավորված մասնիկների զգալի քանակություն, կոչվում է իոնացված: Հենց այդպիսի գազերում է առաջանում էլեկտրական հոսանք։
Իոնացման գործընթացը կապված է մոլեկուլների չեզոքության խախտման հետ։ Էլեկտրոնի անջատման արդյունքում առաջանում են դրական իոններ, էլեկտրոնի միացումը մոլեկուլին հանգեցնում է բացասական իոնի առաջացման։ Բացի այդ, իոնացված գազում կան բազմաթիվ ազատ էլեկտրոններ: Դրական իոնները և հատկապես էլեկտրոնները գազերում էլեկտրական հոսանքի հիմնական լիցքակիրներն են։
Իոնացում տեղի է ունենում, երբ որոշակի քանակությամբ էներգիա փոխանցվում է մասնիկին: Այսպիսով, մոլեկուլի բաղադրության մեջ գտնվող արտաքին էլեկտրոնը, ստանալով այս էներգիան, կարող է հեռանալ մոլեկուլից: Լիցքավորված մասնիկների փոխադարձ բախումները չեզոք մասնիկների հետ հանգեցնում են նոր էլեկտրոնների նոկաուտի, և գործընթացը ձեռք է բերում ավալանշի նմանվող բնույթ: Մեծանում է նաև մասնիկների կինետիկ էներգիան, ինչը մեծապես նպաստում է իոնացմանը։
Որտեղի՞ց է գալիս գազերում էլեկտրական հոսանքը գրգռելու համար օգտագործվող էներգիան: Գազերի իոնացումը էներգիայի մի քանի աղբյուրներ ունի, ըստ որոնց ընդունված է անվանել դրանց տեսակները։
- Իոնացում էլեկտրական դաշտով. Այս դեպքում դաշտի պոտենցիալ էներգիան վերածվում է մասնիկների կինետիկ էներգիայի։
- Ջերմաիոնացում. Ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է նաև մեծ քանակությամբ անվճար վճարների ձևավորմանը։
- Ֆոտոիոնացում. Այս գործընթացի էությունն այն է, որ էլեկտրոններին էներգիա է մատակարարվում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման քվանտներով՝ ֆոտոններով, եթե դրանք ունեն բավականաչափ բարձր հաճախականություն (ուլտրամանուշակագույն, ռենտգենյան ճառագայթներ, գամմա քվանտա):
- Ազդեցության իոնացումը բախվող մասնիկների կինետիկ էներգիայի էլեկտրոնների տարանջատման էներգիայի փոխակերպման արդյունք է։ Ինչպես նաեւջերմային իոնացում, այն ծառայում է որպես էլեկտրական հոսանքի գազերի գրգռման հիմնական գործոն:
:
Յուրաքանչյուր գազ բնութագրվում է որոշակի շեմային արժեքով՝ իոնացման էներգիա, որն անհրաժեշտ է, որպեսզի էլեկտրոնը պոկվի մոլեկուլից՝ հաղթահարելով պոտենցիալ արգելքը: Առաջին էլեկտրոնի համար այս արժեքը տատանվում է մի քանի վոլտից մինչև երկու տասնյակ վոլտ; ավելի շատ էներգիա է անհրաժեշտ մոլեկուլից հաջորդ էլեկտրոնը հեռացնելու համար և այլն:
Պետք է հաշվի առնել, որ գազում իոնացման հետ միաժամանակ տեղի է ունենում հակառակ պրոցեսը` ռեկոմբինացիա, այսինքն՝ չեզոք մոլեկուլների վերականգնում Կուլոնյան ձգողական ուժերի ազդեցությամբ։
Գազի արտանետումը և դրա տեսակները
Այսպիսով, գազերում էլեկտրական հոսանքը պայմանավորված է լիցքավորված մասնիկների պատվիրված շարժումով՝ դրանց վրա կիրառվող էլեկտրական դաշտի գործողությամբ: Նման լիցքերի առկայությունը իր հերթին հնարավոր է տարբեր իոնացման գործոնների պատճառով։
Այսպիսով, ջերմային իոնացումը պահանջում է զգալի ջերմաստիճաններ, սակայն որոշ քիմիական պրոցեսների պատճառով բաց կրակը նպաստում է իոնացմանը: Նույնիսկ բոցի առկայության դեպքում համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանի դեպքում գազերում էլեկտրական հոսանքի հայտնվելը գրանցվում է, և գազի հաղորդունակության փորձը հեշտացնում է դա ստուգելը: Լիցքավորված կոնդենսատորի թիթեղների միջև անհրաժեշտ է տեղադրել այրիչի կամ մոմի բոցը։ Կոնդենսատորի օդային բացվածքի պատճառով նախկինում բացված շղթան կփակվի: Շղթային միացված գալվանոմետրը ցույց կտա հոսանքի առկայությունը:
Գազերում էլեկտրական հոսանքը կոչվում է գազի արտանետում: Պետք է նկատի ունենալ, որԼիցքաթափման կայունությունը պահպանելու համար իոնատորի գործողությունը պետք է լինի մշտական, քանի որ մշտական վերահամակցման պատճառով գազը կորցնում է իր էլեկտրական հաղորդիչ հատկությունները: Գազերում էլեկտրական հոսանքի որոշ կրիչներ՝ իոններ, չեզոքացվում են էլեկտրոդների վրա, մյուսները՝ էլեկտրոնները, որոնք ընկնում են անոդի վրա, ուղղված են դաշտի աղբյուրի «պլյուսին»։ Եթե իոնացնող գործոնը դադարում է գործել, գազն անմիջապես նորից կդառնա դիէլեկտրիկ, իսկ հոսանքը կդադարի: Նման հոսանքը, որը կախված է արտաքին իոնիզատորի գործողությունից, կոչվում է ոչ ինքնակառավարվող արտանետում:
Գազերի միջով էլեկտրական հոսանքի անցման առանձնահատկությունները նկարագրվում են հոսանքի ուժի հատուկ կախվածությամբ լարումից՝ հոսանք-լարման բնութագրիչով:
Դիտարկենք գազի արտանետման զարգացումը հոսանք-լարման կախվածության գրաֆիկի վրա: Երբ լարումը բարձրանում է մինչև որոշակի արժեք U1, հոսանքն աճում է դրան համաչափ, այսինքն՝ Օհմի օրենքը կատարվում է։ Կինետիկ էներգիան մեծանում է, հետևաբար գազում լիցքավորման արագությունը, և այս պրոցեսն առաջ է անցնում վերահամակցումից: U1-ից մինչև U2 լարման արժեքների դեպքում այս հարաբերակցությունը խախտված է. երբ U2 հասնում է, բոլոր լիցքակիրները հասնում են էլեկտրոդներին՝ չհասցնելով վերամիավորվել: Բոլոր անվճար վճարները ներգրավված են, և լարման հետագա բարձրացումը չի հանգեցնում հոսանքի ավելացման: Լիցքերի շարժման այս բնույթը կոչվում է հագեցվածության հոսանք։ Այսպիսով, կարելի է ասել, որ գազերում էլեկտրական հոսանքը պայմանավորված է նաև տարբեր հզորության էլեկտրական դաշտերում իոնացված գազի վարքագծի առանձնահատկություններով։
Երբ էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ տարբերությունը հասնում է որոշակի արժեքի U3, լարումը դառնում է բավարար, որպեսզի էլեկտրական դաշտը առաջացնի ավալանշի նման գազի իոնացում: Ազատ էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան արդեն բավական է մոլեկուլների հարվածային իոնացման համար։ Միևնույն ժամանակ, գազերի մեծ մասում դրանց արագությունը մոտ 2000 կմ/վ և ավելի է (այն հաշվարկվում է v=600 Ui, որտեղ Ui մոտավոր բանաձևով. -ը իոնացման ներուժն է): Այս պահին տեղի է ունենում գազի խզում և հոսանքի զգալի աճ՝ ներքին իոնացման աղբյուրի պատճառով: Հետևաբար, նման արտանետումը կոչվում է անկախ:
Արտաքին իոնատորի առկայությունը այս դեպքում այլևս դեր չի խաղում գազերում էլեկտրական հոսանքի պահպանման գործում։ Տարբեր պայմաններում և էլեկտրական դաշտի աղբյուրի տարբեր բնութագրերով ինքնակառավարվող արտանետումը կարող է ունենալ որոշակի առանձնահատկություններ: Կան ինքնահոսքի այնպիսի տեսակներ, ինչպիսիք են փայլը, կայծը, աղեղը և պսակը: Մենք կդիտարկենք, թե ինչպես է էլեկտրական հոսանքն իրեն պահում գազերում, հակիրճ այս տեսակներից յուրաքանչյուրի համար:
Պայծառ արտանետում
Հազվագյուտ գազում 100 (և նույնիսկ ավելի քիչ) 1000 վոլտ պոտենցիալ տարբերությունը բավական է անկախ լիցքաթափում սկսելու համար: Հետևաբար, փայլի արտանետումը, որը բնութագրվում է հոսանքի ցածր ուժով (10-5 A-ից մինչև 1 A), տեղի է ունենում սնդիկի մի քանի միլիմետրից ոչ ավելի ճնշման դեպքում:
Հազվագյուտ գազով և սառը էլեկտրոդներով խողովակում առաջացող փայլի արտանետումը էլեկտրոդների միջև բարակ լուսավոր լար է թվում: Եթե շարունակեք գազ մղել խողովակից, կդիտարկեքլարը լղոզվում է, և սնդիկի տասներորդական միլիմետր ճնշման դեպքում շողալը գրեթե ամբողջությամբ լցնում է խողովակը: Փայլը բացակայում է կաթոդի մոտ՝ այսպես կոչված մութ կաթոդային տարածության մեջ։ Մնացածը կոչվում է դրական սյունակ: Այս դեպքում արտահոսքի գոյությունն ապահովող հիմնական պրոցեսները տեղայնացված են հենց մութ կաթոդային տարածության մեջ և դրան հարող տարածքում։ Այստեղ լիցքավորված գազի մասնիկները արագանում են՝ էլեկտրոնները դուրս մղելով կաթոդից։
Պայծառ արտանետման դեպքում իոնացման պատճառը կաթոդից էլեկտրոնների արտանետումն է: Կաթոդից արտանետվող էլեկտրոնները առաջացնում են գազի մոլեկուլների ազդեցության իոնացում, առաջացող դրական իոնները առաջացնում են կաթոդից երկրորդային արտանետում և այլն։ Դրական սյունակի փայլը հիմնականում պայմանավորված է գրգռված գազի մոլեկուլների կողմից ֆոտոնների հետ մղմամբ, իսկ տարբեր գազերին բնորոշ է որոշակի գույնի փայլը։ Դրական սյունը մասնակցում է փայլի արտանետման ձևավորմանը միայն որպես էլեկտրական շղթայի հատված: Եթե դուք մոտեցնեք էլեկտրոդները միմյանց, կարող եք հասնել դրական սյունակի անհետացմանը, բայց լիցքաթափումը չի դադարի: Այնուամենայնիվ, էլեկտրոդների միջև հեռավորության հետագա կրճատման դեպքում փայլի արտանետումը չի կարող գոյություն ունենալ:
Հարկ է նշել, որ գազերի այս տեսակի էլեկտրական հոսանքի համար որոշ պրոցեսների ֆիզիկան դեռ լիովին պարզաբանված չէ։ Օրինակ, ուժերի բնույթը, որոնք առաջացնում են ընդլայնում այն շրջանի կաթոդային մակերեսի վրա, որը մասնակցում է արտահոսքին, մնում է անհասկանալի:
Կայծային արտանետում
Կայծփլուզումն ունի իմպուլսիվ բնույթ. Այն տեղի է ունենում նորմալ մթնոլորտային ճնշումների դեպքում, այն դեպքերում, երբ էլեկտրական դաշտի աղբյուրի հզորությունը բավարար չէ անշարժ լիցքաթափումը պահպանելու համար: Այս դեպքում դաշտի ուժը բարձր է և կարող է հասնել 3 ՄՎ/մ: Երևույթը բնութագրվում է գազի արտանետման էլեկտրական հոսանքի կտրուկ աճով, միևնույն ժամանակ լարումը չափազանց արագ իջնում է, և լիցքաթափումը դադարում է։ Այնուհետև պոտենցիալների տարբերությունը կրկին մեծանում է, և ամբողջ գործընթացը կրկնվում է։
Այս տեսակի լիցքաթափման դեպքում ձևավորվում են կարճաժամկետ կայծային ալիքներ, որոնց աճը կարող է սկսվել էլեկտրոդների միջև եղած ցանկացած կետից։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ազդեցության իոնացումը պատահականորեն տեղի է ունենում այն վայրերում, որտեղ ներկայումս կենտրոնացած է իոնների ամենամեծ քանակությունը: Կայծային ալիքի մոտ գազը արագ տաքանում է և ենթարկվում ջերմային ընդարձակման, որն առաջացնում է ակուստիկ ալիքներ։ Հետեւաբար, կայծի արտանետումը ուղեկցվում է ճռճռոցով, ինչպես նաև ջերմության արտանետմամբ և պայծառ փայլով: Ձնահյուսի իոնացման գործընթացները կայծային ալիքում առաջացնում են բարձր ճնշում և ջերմաստիճան մինչև 10 հազար աստիճան և ավելի:
Բնական կայծի արտանետման ամենավառ օրինակը կայծակն է: Հիմնական կայծակնային կայծային ալիքի տրամագիծը կարող է տատանվել մի քանի սանտիմետրից մինչև 4 մ, իսկ ալիքի երկարությունը կարող է հասնել 10 կմ-ի: Հոսանքի ուժգնությունը հասնում է 500 հազար ամպերի, իսկ ամպրոպի և Երկրի մակերեսի միջև պոտենցիալ տարբերությունը հասնում է միլիարդ վոլտի։
Ամենաերկար 321 կմ կայծակը դիտվել է 2007 թվականին ԱՄՆ Օկլահոմայում։ Տևողությամբ ռեկորդակիրը կայծակն էր, գրանցվեց2012 թվականին ֆրանսիական Ալպերում այն տևեց ավելի քան 7,7 վայրկյան: Կայծակի հարվածի դեպքում օդը կարող է տաքանալ մինչև 30 հազար աստիճան, ինչը 6 անգամ գերազանցում է Արեգակի տեսանելի մակերեսի ջերմաստիճանը։
Այն դեպքերում, երբ էլեկտրական դաշտի աղբյուրի հզորությունը բավականաչափ մեծ է, կայծային արտանետումը վերածվում է աղեղի:
Arc discharge
Ինքնալիցքաթափման այս տեսակը բնութագրվում է հոսանքի բարձր խտությամբ և ցածր (փայլի լիցքաթափումից պակաս) լարմամբ: Խզման հեռավորությունը փոքր է էլեկտրոդների մոտիկության պատճառով: Լիցքաթափումը սկսվում է կաթոդի մակերեսից էլեկտրոնի արտանետմամբ (մետաղների ատոմների համար իոնացման պոտենցիալը փոքր է գազի մոլեկուլների համեմատ)։ Էլեկտրոդների միջև խզման ժամանակ ստեղծվում են պայմաններ, որոնցում գազը էլեկտրական հոսանք է անցկացնում, և տեղի է ունենում կայծի արտանետում, որը փակում է միացումը: Եթե լարման աղբյուրի հզորությունը բավականաչափ մեծ է, կայծային արտանետումները վերածվում են կայուն էլեկտրական աղեղի։
Իոնացումը աղեղի լիցքաթափման ժամանակ հասնում է գրեթե 100%-ի, ընթացիկ ուժը շատ բարձր է և կարող է լինել 10-ից մինչև 100 ամպեր: Մթնոլորտային ճնշման դեպքում աղեղը կարող է տաքանալ մինչև 5–6 հազար աստիճան, իսկ կաթոդը՝ մինչև 3 հազար աստիճան, ինչը հանգեցնում է նրա մակերևույթից ինտենսիվ ջերմային արտանետման։ Անոդի էլեկտրոններով ռմբակոծումը հանգեցնում է մասնակի ոչնչացման՝ դրա վրա առաջանում է խորշ՝ մոտ 4000 °C ջերմաստիճանով խառնարան։ Ճնշման աճը հանգեցնում է ջերմաստիճանի էլ ավելի մեծ աճի։
Էլեկտրոդները տարածելիս աղեղի արտանետումը մնում է կայուն մինչև որոշակի հեռավորություն,ինչը թույլ է տալիս դրանով զբաղվել էլեկտրական սարքավորումների այն տարածքներում, որտեղ այն վնասակար է դրա հետևանքով առաջացած կոնտակտների կոռոզիայից և այրումից: Սրանք այնպիսի սարքեր են, ինչպիսիք են բարձր լարման և ավտոմատ անջատիչները, կոնտակտորները և այլն: Կոնտակտները բացելիս առաջացող աղեղի դեմ պայքարի մեթոդներից մեկը աղեղի երկարացման սկզբունքի վրա հիմնված աղեղնաշարերի օգտագործումն է: Օգտագործվում են նաև բազմաթիվ այլ մեթոդներ՝ շփումների կամրջում, բարձր իոնացման պոտենցիալ ունեցող նյութերի օգտագործում և այլն։
Կորոնային դուրսգրում
Պսակի արտանետման զարգացումը տեղի է ունենում նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում կտրուկ անհամասեռ դաշտերում՝ մակերեսի մեծ կորություն ունեցող էլեկտրոդների մոտ: Դրանք կարող են լինել սայրեր, կայմեր, լարեր, էլեկտրական սարքավորումների տարբեր տարրեր, որոնք ունեն բարդ ձև և նույնիսկ մարդու մազեր: Նման էլեկտրոդը կոչվում է պսակի էլեկտրոդ: Իոնացման գործընթացները և, համապատասխանաբար, գազի փայլը տեղի են ունենում միայն նրա մոտ։
Պսակը կարող է ձևավորվել ինչպես կաթոդի վրա (բացասական պսակ), երբ ռմբակոծվում է իոններով, այնպես էլ անոդի վրա (դրական) ֆոտոիոնացման արդյունքում: Բացասական պսակը, որի դեպքում իոնացման գործընթացը ջերմային արտանետման արդյունքում էլեկտրոդից հեռու է ուղղված, բնութագրվում է հավասարաչափ փայլով։ Դրական պսակում կարող են դիտվել հոսքագծեր՝ կոտրված կոնֆիգուրացիայի լուսավոր գծեր, որոնք կարող են վերածվել կայծային ալիքների։
Բնական պայմաններում պսակի արտանետման օրինակ են Սենտ Էլմոյի հրդեհները, որոնք առաջանում են բարձր կայմերի ծայրերին, ծառերի գագաթներին և այլն: Դրանք ձևավորվում են էլեկտրականության բարձր լարման ժամանակդաշտերը մթնոլորտում, հաճախ ամպրոպից առաջ կամ ձնաբքի ժամանակ: Բացի այդ, դրանք ամրացվել են հրաբխային մոխրի ամպի մեջ ընկած ինքնաթիռի մաշկի վրա։
Կորոնայի արտանետումը էլեկտրահաղորդման լարերի վրա հանգեցնում է էլեկտրաէներգիայի զգալի կորուստների. Բարձր լարման դեպքում պսակի արտանետումը կարող է վերածվել աղեղի: Դրա դեմ պայքարում են տարբեր ձևերով, օրինակ՝ մեծացնելով հաղորդիչների կորության շառավիղը։
Էլեկտրական հոսանք գազերում և պլազմայում
Լիովին կամ մասամբ իոնացված գազը կոչվում է պլազմա և համարվում է նյութի չորրորդ վիճակը: Ընդհանուր առմամբ, պլազման էլեկտրականորեն չեզոք է, քանի որ դրա բաղկացուցիչ մասնիկների ընդհանուր լիցքը զրո է: Սա այն տարբերում է լիցքավորված մասնիկների այլ համակարգերից, ինչպիսիք են էլեկտրոնային ճառագայթները:
Բնական պայմաններում պլազման առաջանում է, որպես կանոն, բարձր ջերմաստիճանի դեպքում՝ գազի ատոմների մեծ արագությամբ բախվելու հետեւանքով։ Տիեզերքում բարիոնային նյութի ճնշող մեծամասնությունը գտնվում է պլազմայի վիճակում: Սրանք աստղեր են, միջաստղային նյութի մի մասը, միջգալակտիկական գազը։ Երկրի իոնոսֆերան նույնպես հազվագյուտ, թույլ իոնացված պլազմա է։
Իոնացման աստիճանը պլազմայի կարևոր հատկանիշն է. նրա հաղորդական հատկությունները կախված են դրանից: Իոնացման աստիճանը սահմանվում է որպես իոնացված ատոմների քանակի հարաբերակցություն ատոմների ընդհանուր թվին մեկ միավորի ծավալով: Որքան իոնացված է պլազման, այնքան բարձր է նրա էլեկտրական հաղորդունակությունը: Բացի այդ, այն բնութագրվում է բարձր շարժունակությամբ։
Մենք, հետևաբար, տեսնում ենք, որ գազերը, որոնք էլեկտրական հոսանք են փոխանցում, ներսում ենլիցքաթափման ուղիները ոչ այլ ինչ են, քան պլազմա: Այսպիսով, փայլը և կորոնային արտանետումները սառը պլազմայի օրինակներ են. կայծակի կայծային ալիքը կամ էլեկտրական աղեղը տաք, գրեթե ամբողջությամբ իոնացված պլազմայի օրինակներ են։
Էլեկտրական հոսանք մետաղներում, հեղուկներում և գազերում. տարբերություններ և նմանություններ
Եկեք դիտարկենք գազի արտանետումը բնութագրող առանձնահատկությունները՝ համեմատած այլ միջավայրերի հոսանքի հատկությունների հետ:
Մետաղներում հոսանքը ազատ էլեկտրոնների ուղղորդված շարժում է, որը քիմիական փոփոխություններ չի առաջացնում: Այս տեսակի հաղորդիչները կոչվում են առաջին տեսակի հաղորդիչներ. դրանք ներառում են, բացի մետաղներից և համաձուլվածքներից, ածուխ, որոշ աղեր և օքսիդներ: Նրանք առանձնանում են էլեկտրոնային հաղորդունակությամբ։
Երկրորդ տեսակի հաղորդիչներն են էլեկտրոլիտները, այսինքն՝ ալկալիների, թթուների և աղերի հեղուկ ջրային լուծույթները։ Հոսանքի անցումը կապված է էլեկտրոլիտի քիմիական փոփոխության՝ էլեկտրոլիզի հետ։ Ջրում լուծված նյութի իոնները պոտենցիալ տարբերության ազդեցության տակ շարժվում են հակառակ ուղղություններով՝ դրական կատիոններ՝ դեպի կաթոդ, բացասական անիոններ՝ դեպի անոդ։ Գործընթացը ուղեկցվում է գազի էվոլյուցիայի կամ կաթոդի վրա մետաղական շերտի նստեցմամբ: Երկրորդ տեսակի հաղորդիչները բնութագրվում են իոնային հաղորդունակությամբ:
Ինչ վերաբերում է գազերի հաղորդունակությանը, ապա այն, առաջին հերթին, ժամանակավոր է, և երկրորդ՝ դրանցից յուրաքանչյուրի հետ ունի նմանությունների և տարբերությունների նշաններ։ Այսպիսով, էլեկտրական հոսանքը և՛ էլեկտրոլիտներում, և՛ գազերում հակադիր լիցքավորված մասնիկների շեղում է, որն ուղղված է դեպի հակառակ էլեկտրոդներ: Այնուամենայնիվ, եթե էլեկտրոլիտները բնութագրվում են զուտ իոնային հաղորդունակությամբ, գազի արտանետման դեպքում՝ համակցությամբհաղորդունակության էլեկտրոնային և իոնային տեսակները, առաջատար դերը պատկանում է էլեկտրոններին։ Հեղուկների և գազերի էլեկտրական հոսանքի միջև մեկ այլ տարբերություն իոնացման բնույթն է: Էլեկտրոլիտում լուծված միացության մոլեկուլները տարանջատվում են ջրի մեջ, իսկ գազի մեջ մոլեկուլները չեն քայքայվում, այլ միայն կորցնում են էլեկտրոններ։ Հետևաբար, գազի արտանետումը, ինչպես և մետաղների հոսանքը, կապված չէ քիմիական փոփոխությունների հետ։
Հեղուկների և գազերի էլեկտրական հոսանքի ֆիզիկան նույնպես նույնը չէ: Էլեկտրոլիտների հաղորդունակությունը, որպես ամբողջություն, ենթարկվում է Օհմի օրենքին, սակայն այն չի նկատվում գազի արտանետման ժամանակ։ Գազերի վոլտ-ամպերի բնութագրիչն ունի շատ ավելի բարդ բնույթ՝ կապված պլազմայի հատկությունների հետ:
Հարկ է նշել էլեկտրական հոսանքի ընդհանուր և տարբերակիչ հատկանիշները գազերում և վակուումում։ Վակուումը գրեթե կատարյալ դիէլեկտրիկ է: «Գրեթե» - քանի որ վակուումում, չնայած անվճար լիցքավորման կրիչների բացակայությանը (ավելի ճիշտ՝ չափազանց ցածր կոնցենտրացիայի), հնարավոր է նաև հոսանք։ Բայց պոտենցիալ կրիչներ արդեն առկա են գազի մեջ, դրանք միայն պետք է իոնացվեն։ Լիցքակիրները նյութից բերվում են վակուումի մեջ: Որպես կանոն, դա տեղի է ունենում էլեկտրոնների արտանետման գործընթացում, օրինակ, երբ կաթոդը տաքացվում է (թերմիոնային արտանետում): Բայց, ինչպես տեսանք, արտանետումները նույնպես կարևոր դեր են խաղում տարբեր տեսակի գազերի արտանետումների մեջ։
Գազի արտանետումների օգտագործումը տեխնոլոգիայի մեջ
Որոշ արտանետումների վնասակար հետևանքները արդեն համառոտ քննարկվել են վերևում: Հիմա եկեք ուշադրություն դարձնենք այն առավելություններին, որ դրանք բերում են արդյունաբերության մեջ և առօրյա կյանքում։
Պայծառ արտանետումն օգտագործվում է էլեկտրատեխնիկայում(լարման կայունացուցիչներ), ծածկույթի տեխնոլոգիայում (կաթոդային ցողման մեթոդ՝ հիմնված կաթոդի կոռոզիայի ֆենոմենի վրա)։ Էլեկտրոնիկայի մեջ այն օգտագործվում է իոնային և էլեկտրոնային ճառագայթներ արտադրելու համար։ Փայլի արտանետումների կիրառման հայտնի ոլորտն են լյումինեսցենտային և այսպես կոչված տնտեսական լամպերը և դեկորատիվ նեոնային և արգոնային արտանետման խողովակները: Բացի այդ, փայլուն արտանետումները օգտագործվում են գազային լազերներում և սպեկտրոսկոպիայում:
Կայծի արտանետումն օգտագործվում է ապահովիչներում, մետաղի ճշգրիտ մշակման էլեկտրաէռոզիվ մեթոդներում (կայծահատում, հորատում և այլն): Բայց այն առավել հայտնի է ներքին այրման շարժիչների մոմերի և կենցաղային տեխնիկայի (գազօջախների) մեջ օգտագործելու համար:
Արկի արտանետումը, որն առաջին անգամ օգտագործվել է լուսավորության տեխնոլոգիայի մեջ դեռևս 1876 թվականին (Յաբլոչկովի մոմը՝ «Ռուսական լույս»), մինչ օրս ծառայում է որպես լույսի աղբյուր, օրինակ՝ պրոյեկտորներում և հզոր լուսարձակներում։ Էլեկտրատեխնիկայում աղեղն օգտագործվում է սնդիկի ուղղիչներում։ Բացի այդ, այն օգտագործվում է էլեկտրական եռակցման, մետաղի կտրման, պողպատի և համաձուլվածքների ձուլման արդյունաբերական էլեկտրական վառարաններում:
Corona-ի արտանետումն օգտագործվում է էլեկտրաստատիկ նստիչներում՝ իոնային գազերի մաքրման, տարրական մասնիկների հաշվիչների, կայծակաձողերի, օդորակման համակարգերի համար: Corona-ի արտանետումը գործում է նաև պատճենահանող սարքերում և լազերային տպիչներում, որտեղ այն լիցքավորում և լիցքաթափում է լուսազգայուն թմբուկը և փոշին թմբուկից փոխանցում է թղթին:
Այսպիսով, բոլոր տեսակի գազերի արտանետումները ամենաշատն են գտնումլայն կիրառություն։ Գազերում էլեկտրական հոսանքը հաջողությամբ և արդյունավետորեն օգտագործվում է տեխնոլոգիայի շատ ոլորտներում:
