Kipinäpurkaus

Kipinäpurkaus (sähkökipinä) - ei-stationaarinen sähköpurkauksen muoto, joka esiintyy kaasuissa . Tällainen purkaus tapahtuu yleensä ilmakehän paineissa, ja siihen liittyy tyypillinen ääniefekti - kipinän "halkeama". Lämpötila kipinäpurkauksen pääkanavassa voi olla 10 000  K [1] . Luonnossa kipinäpurkaus tapahtuu usein salaman muodossa . Ilmassa olevan kipinän "lävistetty" etäisyys riippuu sähkökentän voimakkuudesta lähellä elektrodien pintaa ja niiden muodosta. Palloille, joiden säde on paljon suurempi kuin purkausrako, sen katsotaan olevan 30  kV senttimetriä kohti, neuloilla - 10 kV senttimetriä kohti.

Ehdot

Kipinäpurkaus syntyy, jos energialähteen teho ei riitä ylläpitämään paikallaan olevaa kaaripurkausta tai hehkupurkausta . Tässä tapauksessa, samanaikaisesti kun purkausvirta kasvaa jyrkästi, purkausraon yli oleva jännite putoaa lyhyeksi ajaksi (useista mikrosekunnista useisiin satoihin mikrosekunteihin) kipinäpurkauksen sammumisjännitteen alapuolelle, mikä johtaa irtisanomisen lopettaminen. Sitten elektrodien välinen potentiaaliero kasvaa jälleen, saavuttaa sytytysjännitteen ja prosessi toistetaan. Muissa tapauksissa, kun lähteen teho on riittävän korkea, havaitaan myös koko tälle purkaukselle ominaisten ilmiöiden joukko, mutta ne ovat vain ohimeneviä prosessia, joka johtaa erityyppisen purkauksen - useimmiten kaaren - muodostumiseen. .

Luonto

Kipinäpurkaus on kirkkaiden, nopeasti katoavien tai toisiaan korvaavien rihmamaisten, usein voimakkaasti haarautuneiden kaistaleiden säde - kipinäkanavia . Nämä kanavat on täytetty plasmalla , joka voimakkaassa kipinäpurkauksessa ei sisällä vain lähdekaasun ioneja, vaan myös elektrodiaineen ioneja , joka haihtuu intensiivisesti purkauksen vaikutuksesta. Kipinäkanavien muodostumismekanismi (ja siten kipinäpurkauksen esiintyminen) selittyy kaasujen sähköisen hajoamisen streamer-teorialla. Tämän teorian mukaan purkausraon sähkökentässä syntyvistä elektronivyöryistä muodostuu tietyissä olosuhteissa streamerit  - hämärästi hehkuvia ohuita haarautuneita kanavia, jotka sisältävät ionisoituneita kaasuatomeja ja niistä irronneita vapaita elektroneja. Niistä voidaan erottaa niin sanottu johtaja  - heikosti valaiseva purkaus, "tasoittaa tietä" pääpurkaukselle. Se, liikkuessaan elektrodilta toiselle, peittää purkausraon ja yhdistää elektrodit jatkuvalla johtavalla kanavalla. Sitten vastakkaiseen suuntaan asetettua polkua pitkin pääpurkaus kulkee, ja siihen liittyy voimakas virran voimakkuus ja niissä vapautuvan energian määrä. Jokainen kanava laajenee nopeasti, mikä johtaa shokkiaaltoon sen rajoilla . Laajentuvien kipinäkanavien iskuaaltojen yhdistelmä tuottaa ääntä , joka nähdään kipinän "halkeamana" (salama - ukkosen tapauksessa).

Kipinäpurkauksen sytytysjännite on yleensä melko korkea. Kipinän sähkökentän voimakkuus putoaa hajoamishetken muutamasta kymmenestä kilovoltista senttimetrillä (kV/cm) noin 100 V/cm :iin muutaman mikrosekunnin jälkeen. Tehokkaan kipinäpurkauksen maksimivirta voi saavuttaa useiden satojen kiloampeerien luokkaa olevat arvot.

Erityinen kipinäpurkaustyyppi on liukuva kipinäpurkaus , joka tapahtuu kaasun ja elektrodien väliin sijoitetun kiinteän eristeen rajapinnalla edellyttäen, että kentänvoimakkuus ylittää ilman läpilyöntivoimakkuuden. Liukuvan kipinäpurkauksen alueet, joissa vallitsevat yhden merkin varaukset, aiheuttavat eristeen pinnalle erimerkkisiä varauksia, minkä seurauksena kipinäkanavat hiipivät pitkin eristeen pintaa muodostaen ns. Lichtenberg-kuvioita . .

Kipinäpurkauksen aikana tapahtuvan kaltaiset prosessit ovat ominaisia ​​myös harjapurkaukselle, joka on siirtymävaihe koronan ja kipinäpurkauksen välillä.

Kipinäpurkauksen käyttäytyminen näkyy erittäin hyvin Tesla-muuntajasta saaduissa purkauksissa (Fpulssi = 500 Hz , U = 400 kV) [2] . Pulssien keskimääräinen virta ja kesto eivät riitä valokaaren sytyttämiseen, mutta sopivat hyvin kirkkaan kipinäkanavan muodostamiseen.

Katso myös

• kaasupurkaus
• koronapurkaus
• kaaripurkaus
• hehkupurkaus

Muistiinpanot

1. ↑ Saveliev, 1988 , s. 255.
2. ↑ Video nopeasta purkausten kuvaamisesta . Haettu 29. syyskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 5. lokakuuta 2016. (määrätön)

Lähteet

• Vorobjov A. A., Korkeajännitetekniikka. - Moskova-Leningrad, GosEnergoIzdat, 1945.
• Physical Encyclopedia, v.2 - M.: Great Russian Encyclopedia s. 218 .
• Raizer Yu. P. Kaasupurkauksen fysiikka. - 2. painos - M  .: Nauka, 1992. - 536 s. — ISBN 5-02014615-3 .
• Saveljev I.V. §87. Kipinä- ja koronapurkaus  // Yleisen fysiikan kurssi  : Oppikirja: 3 nidettä . - 3. painos, Rev. - M  .: Nauka, 1988. - T. 2. - S. 255-257. — 496 s.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Britannica (verkossa)