Descărcare strălucitoare

O descărcare luminoasă  este unul dintre tipurile de descărcare electrică staționară independentă în gaze . Se formează, de regulă, la presiune scăzută a gazului și curent scăzut. Cu o creștere a curentului de trecere, acesta intră într- o descărcare de arc .

Spre deosebire de descărcările electrice nestaționare (puls) în gaze, principalele caracteristici ale unei descărcări strălucitoare rămân relativ stabile în timp.

Un exemplu tipic de descărcare strălucitoare familiară majorității oamenilor este strălucirea unei lămpi de neon .

Obținerea

Cel mai simplu dispozitiv pentru simularea unei descărcări de gaz este un tub de sticlă etanș cu electrozi lipiți în capete . Tubul are o ieșire conectată la o pompă de vid . Electrozii sunt conectați la o sursă de curent continuu cu o tensiune de câteva mii de volți. După pornirea sursei de tensiune și pornirea pompei de vid, apar următoarele fenomene:

1. La presiunea atmosferică, gazul din interiorul tubului rămâne întunecat, deoarece tensiunea aplicată de câteva mii de volți nu este suficientă pentru a sparge un spațiu lung de gaz.

2. Când presiunea gazului scade suficient, o descărcare de arc luminos clipește în tub. Are forma unui cordon subțire (puriu în aer, alte culori în alte gaze) care leagă ambii electrozi. În această stare, coloana de gaz conduce bine curentul.

3. Odată cu pomparea suplimentară a gazului, cablul luminos se estompează și se extinde, iar strălucirea umple aproape întreg tubul. Aceasta este o scurgere mocnitoare. La o presiune a gazului de câteva zecimi de milimetru de mercur (sute de pascali), descărcarea umple aproape întreg volumul tubului. Strălucirea descărcării este distribuită neuniform. Lângă catod există un spațiu catodic întunecat, la anod se află o coloană pozitivă luminoasă, a cărei lungime depinde de presiune.

Structura

Se disting următoarele două părți principale ale descărcării: 1) partea neluminoasă adiacentă catodului, numită spațiu catodic întunecat; 2) o coloană luminoasă de gaz care umple restul tubului, până la anodul propriu-zis. Această parte a descărcării se numește coloană pozitivă. Sub o anumită presiune, o coloană pozitivă se poate rupe în straturi separate separate de goluri întunecate, așa-numitele strate.

Mecanism

Într-o descărcare strălucitoare, gazul conduce bine electricitatea datorită ionizării sale puternice. Cauzele ionizării gazului într-o descărcare luminoasă sunt emisia de electroni din catod sub acțiunea unei temperaturi ridicate sau a unui câmp electric puternic, ionizarea ulterioară a moleculelor de gaz prin impactul electronilor de către electroni liberi emiși de catod și zburând către anod, ca precum și emisia secundară de electroni din catod cauzată de bombardarea ionilor de gaz cu încărcare pozitivă a catodului. Astfel, descărcarea poate fi auto-susținută la o tensiune mult mai mică decât tensiunea de rupere dielectrică a gazului.

Aplicație

Tuburile cu descărcare luminoasă găsesc aplicații practice ca sursă de lumină - lămpile cu descărcare în gaz. Lămpile fluorescente sunt adesea folosite pentru iluminat , în care descărcarea are loc în vapori de mercur, iar radiația ultravioletă invizibilă este absorbită de un strat de substanță fluorescentă - fosfor , care acoperă pereții lămpii și sticla becului din interior. Când este expus la radiații ultraviolete, fosforul strălucește, rezultând o lumină care este apropiată în caracteristicile spectrale de lumina zilei ( lămpi fluorescente ). Astfel de lămpi oferă iluminare aproape de „naturală” (dar nu un spectru continuu, cum ar fi lămpile cu incandescență ). Spectrul luminii emise de lămpile fluorescente conține o serie de linii spectrale - în părțile roșii, verzi și albastre ale spectrului cu o anumită intensitate și unele linii spectrale de gaze care emit într-o descărcare strălucitoare. Energia radiației vizibile este distribuită pe aceste benzi înguste ale spectrului.

Lămpile fluorescente sunt mult (de 3-4 ori) mai economice decât lămpile cu incandescență (în acestea din urmă, până la 95% din energie este emisă în regiunea infraroșie a spectrului, invizibilă pentru ochiul uman).

Lămpile fluorescente în viața de zi cu zi înlocuiesc lămpile cu incandescență, iar în spațiul de producție și birouri le-au înlocuit aproape complet. Cu toate acestea, lămpile fluorescente nu sunt lipsite de dezavantaje. Deci, de exemplu, în producție, utilizarea lămpilor fluorescente este asociată cu un efect stroboscopic dăunător , care constă în faptul că frecvența de pâlpâire a lămpilor cu frecvența de două ori mai mare decât tensiunea de alimentare AC poate coincide cu viteza de rotație a arborilor. a mecanismelor, în timp ce părțile rotative ale mecanismelor în lumina unei astfel de lămpi pentru o persoană vor părea imobile, „off”, ceea ce poate duce la răni. Prin urmare, iluminarea suplimentară a zonei de operare este utilizată cu o lampă incandescentă simplă, lipsită de un astfel de dezavantaj din cauza inerției ieșirii luminii a filamentului incandescent. În producție, în prezența unei rețele electrice trifazate, această problemă este rezolvată prin pornirea lămpilor în diferite faze (de exemplu, fiecare primă lampă este alimentată de faza A, fiecare a doua de faza B etc.), care compensează pâlpâirea lămpilor. Pentru lămpile care utilizează un generator RF în locul circuitului tradițional de comutare (demaror + bobine) (acest circuit este folosit în așa-numitele lămpi „economice” concepute pentru a înlocui lămpile incandescente), nu există nicio problemă cu efectul stroboscopic .

Lămpile cu descărcare sunt, de asemenea, folosite în scopuri decorative, în aceste cazuri li se oferă contururi de litere, diferite figuri etc. și umplute cu gaz cu o culoare strălucitoare diferită ( neon , dând o strălucire portocalie-roșie sau argon cu o culoare albăstruie ). - stralucire verde).

Descărcarea strălucitoare este, de asemenea, utilizată pentru pomparea diferitelor lasere cu gaz , pentru depunerea cu plasmă a metalelor și în alte zone.

Vezi și

• evacuarea gazelor
• descărcare corona
• descărcare cu arc
• Descărcarea arcului cu catod încălzit
• descărcare de scânteie

Literatură

• Raizer Yu. P. Fizica descărcării de gaze. - Ed. a II-a. — M .: Nauka, 1992. — 536 p. — ISBN 5-02014615-3 .

Dicționare și enciclopedii	Mare norvegian Britannica (online)
În cataloagele bibliografice	LNB : 000206909