Descărcare de scânteie

Descărcare scânteie (scânteie electrică) - formă nestaționară de descărcare electrică care se produce în gaze . O astfel de descărcare are loc, de obicei, la presiuni de ordinul atmosferei și este însoțită de un efect sonor caracteristic - „crapătura” unei scântei. Temperatura în canalul principal al scânteii de descărcare poate ajunge la 10.000  K [1] . În natură, descărcările de scântei apar adesea sub formă de fulgere . Distanța „piersată” de o scânteie în aer depinde de intensitatea câmpului electric de lângă suprafața electrozilor și de forma acestora. Pentru sfere, a căror rază este mult mai mare decât intervalul de descărcare, este considerată egală cu 30  kV pe centimetru, pentru ace - 10 kV pe centimetru.

Condiții

O descărcare prin scânteie are loc dacă puterea sursei de energie este insuficientă pentru a susține o descărcare de arc staționar sau o descărcare luminoasă . În acest caz, simultan cu o creștere bruscă a curentului de descărcare, tensiunea peste intervalul de descărcare pentru o perioadă scurtă de timp (de la câteva microsecunde la câteva sute de microsecunde) scade sub tensiunea de stingere a descărcării scânteii, ceea ce duce la încetarea debitării. Apoi diferența de potențial dintre electrozi crește din nou, atinge tensiunea de aprindere și procesul se repetă. În alte cazuri, când puterea sursei este suficient de mare, se observă și întregul set de fenomene caracteristice acestei descărcări, dar acestea sunt doar un proces tranzitoriu care duce la stabilirea unei descărcări de alt tip - cel mai adesea un arc . .

Natura

O descărcare de scânteie este un fascicul de benzi strălucitoare, care dispar rapid sau care se înlocuiesc unele pe altele, filamentoase, adesea foarte ramificate - canale de scânteie . Aceste canale sunt umplute cu plasmă , care într-o descărcare puternică de scânteie include nu numai ioni ai gazului sursă, ci și ioni ai substanței electrodului , care se evaporă intens sub acțiunea descărcării. Mecanismul formării canalelor de scânteie (și, în consecință, apariția unei descărcări de scânteie) este explicat de teoria streamer a defalcării electrice a gazelor. Conform acestei teorii, din avalanșele de electroni care apar în câmpul electric al golului de descărcare, în anumite condiții, se formează streamers  - canale ramificate subțiri slab strălucitoare care conțin atomi de gaz ionizat și electroni liberi despărțiți de ei. Printre acestea, se poate distinge așa-numitul lider  - o descărcare slab luminoasă, „prevăzând calea” pentru descărcarea principală. Acesta, deplasându-se de la un electrod la altul, acoperă golul de descărcare și conectează electrozii cu un canal conductiv continuu. Apoi, în direcția opusă de-a lungul căii așezate, descărcarea principală trece, însoțită de o creștere bruscă a puterii curentului și a cantității de energie eliberată în acestea. Fiecare canal se extinde rapid, rezultând o undă de șoc la limitele sale . Combinația undelor de șoc din canalele de scânteie în expansiune generează un sunet , perceput ca o „crapătură” a unei scântei (în cazul fulgerului - tunet).

Tensiunea de aprindere a descărcării scânteii este de obicei destul de mare. Intensitatea câmpului electric din scânteie scade de la câteva zeci de kilovolți pe centimetru (kV/cm) în momentul defectării la aproximativ 100 V/cm după câteva microsecunde. Curentul maxim într-o descărcare de scânteie puternică poate atinge valori de ordinul a câteva sute de kiloamperi.

Un tip special de descărcare de scânteie este o descărcare de scânteie alunecoasă , care are loc de-a lungul interfeței dintre un gaz și un dielectric solid plasat între electrozi, cu condiția ca intensitatea câmpului să depășească puterea de defalcare a aerului. Zonele unei descărcări de scântei glisante, în care predomină sarcini de un semn, induc sarcini cu un semn diferit pe suprafața dielectricului, ca urmare a cărora canalele de scânteie se strecoară de-a lungul suprafeței dielectricului, formând așa-numitele figuri Lichtenberg .

Procesele similare cu cele care au loc în timpul unei descărcări prin scânteie sunt, de asemenea, caracteristice unei descărcări cu perie, care este o etapă de tranziție între o descărcare corona și scânteie.

Comportarea descărcării scânteii poate fi foarte bine văzută la filmarea cu încetinitorul descărcărilor (Fpulse = 500 Hz , U = 400 kV) [2] obţinute de la transformatorul Tesla . Curentul mediu și durata impulsurilor nu sunt suficiente pentru a aprinde arcul, dar este destul de potrivit pentru formarea unui canal de scânteie strălucitor.

Vezi și

• evacuarea gazelor
• descărcare corona
• descărcare cu arc
• descărcare strălucitoare

Note

1. ↑ Saveliev, 1988 , p. 255.
2. ↑ Video cu înregistrarea de mare viteză a descărcărilor . Consultat la 29 septembrie 2017. Arhivat din original la 5 octombrie 2016. (nedefinit)

Surse

• Vorobyov A. A., Tehnica de înaltă tensiune. - Moscova-Leningrad, GosEnergoIzdat, 1945.
• Physical Encyclopedia, v.2 - M.: Great Russian Encyclopedia p.218 .
• Raizer Yu. P. Fizica descărcării de gaze. - Ed. a II-a. — M  .: Nauka, 1992. — 536 p. — ISBN 5-02014615-3 .
• Savelev I.V. §87. Descărcări de scânteie și corona  // Curs de fizică generală  : Manual: în 3 volume . - Ed. a 3-a, Rev. - M.  : Nauka, 1988. - T. 2. - S. 255-257. — 496 p.

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)