వాయువులలో విద్యుత్ ఉత్సర్గ రకాలు

వాయువులలో ఎలెక్ట్రిక్ డిశ్చార్జ్ అయనీకరణ ప్రక్రియల ఫలితంగా చార్జ్డ్ కణాల (ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు) యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో వాయువులలో కదలిక యొక్క అన్ని కేసులను కలిగి ఉంటుంది ... వాయువులలో ఉత్సర్గ సంభవించడానికి ఒక అవసరం ఉచిత ఉనికి. దానిలో ఛార్జీలు - ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు.

తటస్థ అణువులను మాత్రమే కలిగి ఉన్న వాయువు పూర్తిగా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించదు, అనగా. ఒక ఆదర్శ విద్యుద్వాహకము... వాస్తవ పరిస్థితులలో, సహజ అయానైజర్ల (సూర్యుని నుండి అతినీలలోహిత వికిరణం, కాస్మిక్ కిరణాలు, భూమి నుండి రేడియోధార్మిక రేడియేషన్ మొదలైనవి) చర్య కారణంగా, వాయువు ఎల్లప్పుడూ కొంత మొత్తంలో ఉచిత ఛార్జీలను కలిగి ఉంటుంది - అయాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు, ఇది ఒక నిర్దిష్ట విద్యుత్ వాహకతను ఇస్తుంది.

సహజ అయానైజర్ల శక్తి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది: వాటి చర్య ఫలితంగా, ప్రతి క్యూబిక్ సెంటీమీటర్‌లో ప్రతి సెకనుకు ఒక జత ఛార్జీలు గాలిలో ఏర్పడతాయి, ఇది ఛార్జీల వాల్యూమ్ సాంద్రత పెరుగుదలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది po = 1.6-19 CL / (cm3 x in ). ప్రతి సెకనుకు సమానమైన ఛార్జీలు రీకాంబినేషన్‌కు గురవుతాయి. అదే సమయంలో 1 cm3 గాలిలో ఛార్జీల సంఖ్య స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు 500-1000 జతల అయాన్లకు సమానంగా ఉంటుంది.

ఈ విధంగా, ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య దూరం S ఉన్న ఫ్లాట్ ఎయిర్ కెపాసిటర్ యొక్క ప్లేట్‌లకు వోల్టేజ్ వర్తించబడితే, అప్పుడు సర్క్యూట్‌లో కరెంట్ ఏర్పాటు చేయబడుతుంది, దీని సాంద్రత J= 2poS = 3.2×10-19 S A / cm2. .

కృత్రిమ ఐయోనైజర్ల వాడకం గ్యాస్‌లోని ప్రస్తుత సాంద్రత కంటే చాలా రెట్లు పెరుగుతుంది. ఉదాహరణకు, పాదరసం-క్వార్ట్జ్ దీపంతో గ్యాస్ గ్యాప్ వెలిగించినప్పుడు, వాయువులో ప్రస్తుత సాంద్రత 10 - 12 A / cm2 కి పెరుగుతుంది; అయోనైజ్డ్ వాల్యూమ్ సమీపంలో నిజాయితీ ఉత్సర్గ సమక్షంలో, 10-10 A / cm2 క్రమం యొక్క ప్రవాహాలు మొదలైనవి.

అనువర్తిత వోల్టేజ్ i (Fig. 1) విలువపై ఏకరీతి విద్యుత్ క్షేత్రంతో గ్యాస్ గ్యాప్ ద్వారా ప్రస్తుత ప్రయాణానికి సంబంధించిన ఆధారపడటాన్ని పరిగణించండి.

అన్నం. 1. గ్యాస్ డిచ్ఛార్జ్ యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణాలు

ప్రారంభంలో, వోల్టేజ్ పెరిగేకొద్దీ, పెరుగుతున్న ఛార్జీల మొత్తం ఎలక్ట్రోడ్‌లపై (విభాగం OA) విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య కిందకు వస్తుంది అనే వాస్తవం కారణంగా గ్యాప్‌లో కరెంట్ పెరుగుతుంది. సెక్షన్ AB లో, కరెంట్ ఆచరణాత్మకంగా మారదు, ఎందుకంటే బాహ్య అయానైజర్ల కారణంగా ఏర్పడిన అన్ని ఛార్జీలు ఎలక్ట్రోడ్లపై వస్తాయి. సంతృప్త ప్రవాహం గ్యాప్‌పై పనిచేసే అయానైజర్ యొక్క తీవ్రత ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

వోల్టేజ్‌లో మరింత పెరుగుదలతో, కరెంట్ తీవ్రంగా పెరుగుతుంది (విభాగం BC), ఇది విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో గ్యాస్ అయనీకరణ ప్రక్రియల యొక్క ఇంటెన్సివ్ అభివృద్ధిని సూచిస్తుంది. వోల్టేజ్ U0 వద్ద, గ్యాప్‌లో కరెంట్‌లో పదునైన పెరుగుదల గమనించబడుతుంది, ఈ సందర్భంలో దాని విద్యుద్వాహక లక్షణాలను కోల్పోతుంది మరియు కండక్టర్‌గా మారుతుంది.

గ్యాస్ గ్యాప్ యొక్క ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య అధిక-వాహకత ఛానెల్ కనిపించే దృగ్విషయాన్ని ఎలక్ట్రికల్ బ్రేక్‌డౌన్ అంటారు (వాయువులో విచ్ఛిన్నం తరచుగా విద్యుత్ ఉత్సర్గ అని పిలుస్తారు, అంటే బ్రేక్‌డౌన్ ఏర్పడే మొత్తం ప్రక్రియ).

OABS లక్షణం యొక్క విభాగానికి సంబంధించిన విద్యుత్ ఉత్సర్గను డిపెండెంట్ అంటారు, ఎందుకంటే ఈ విభాగంలో గ్యాస్ గ్యాప్‌లోని కరెంట్ క్రియాశీల అయోనైజర్ యొక్క తీవ్రత ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. పాయింట్ సి తర్వాత విభాగంలోని ఉత్సర్గను స్వతంత్రంగా పిలుస్తారు, ఎందుకంటే ఈ విభాగంలోని డిచ్ఛార్జ్ కరెంట్ ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్ యొక్క పారామితులపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది (దాని నిరోధకత మరియు విద్యుత్ వనరు యొక్క శక్తి) మరియు దాని నిర్వహణ కోసం, చార్జ్డ్ కణాల ఏర్పాటు బాహ్య అయానైజర్ల కారణంగా అవసరం లేదు. స్వీయ-ఉత్సర్గ ప్రారంభమయ్యే వోల్టేజ్ Woని ప్రారంభ వోల్టేజ్ అంటారు.

ఉత్సర్గ జరిగే పరిస్థితులపై ఆధారపడి వాయువులలోకి స్వీయ-కరిగిపోయే రూపాలు, అవి భిన్నంగా ఉంటాయి.

అల్ప పీడనం వద్ద, యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు తక్కువ సంఖ్యలో గ్యాస్ అణువుల కారణంగా, గ్యాప్ అధిక వాహకత మరియు గ్లో డిశ్చార్జ్‌ని పొందలేకపోతుంది... గ్లో డిశ్చార్జ్‌లో ప్రస్తుత సాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది (1-5 mA / cm2), ఉత్సర్గ ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య మొత్తం ఖాళీని కవర్ చేస్తుంది.

అన్నం. 2. గ్యాస్‌లో గ్లో డిశ్చార్జ్

వాతావరణానికి దగ్గరగా మరియు అంతకంటే ఎక్కువ వాయువు పీడనం వద్ద, విద్యుత్ వనరు యొక్క శక్తి తక్కువగా ఉంటే లేదా వోల్టేజీని గ్యాప్‌కు కొద్దిసేపు వర్తింపజేస్తే, స్పార్క్ డిశ్చార్జ్ ఉంటుంది... స్పార్క్ డిశ్చార్జ్‌కి ఉదాహరణ డిశ్చార్జ్. మెరుపు రూపంలో… వోల్టేజ్‌కు ఎక్కువ కాలం బహిర్గతం కావడంతో, స్పార్క్ ఉత్సర్గ ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ప్రత్యామ్నాయంగా కనిపించే స్పార్క్‌ల రూపాన్ని తీసుకుంటుంది.

అన్నం. 3. సిన్సియర్ డిశ్చార్జ్

శక్తి మూలం యొక్క ముఖ్యమైన శక్తి విషయంలో, స్పార్క్ డిచ్ఛార్జ్ ఒక ఆర్క్గా మారుతుంది, దీనిలో ప్రస్తుత గ్యాప్ ద్వారా ప్రవహిస్తుంది, వందల మరియు వేల ఆంపియర్లను చేరుకుంటుంది. అటువంటి ప్రవాహం ఉత్సర్గ ఛానెల్‌ను వేడి చేయడానికి, దాని వాహకతను పెంచడానికి దోహదం చేస్తుంది మరియు ఫలితంగా, కరెంట్‌లో మరింత పెరుగుదల పొందబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియ పూర్తి కావడానికి కొంత సమయం పడుతుంది కాబట్టి, వోల్టేజ్ యొక్క స్వల్పకాలిక అప్లికేషన్‌తో, స్పార్క్ డిచ్ఛార్జ్ ఆర్క్ డిశ్చార్జ్‌గా మారదు.

అన్నం. 4. ఆర్క్ డిచ్ఛార్జ్

అత్యంత అసమాన క్షేత్రాలలో, స్వీయ-ఉత్సర్గ ఎల్లప్పుడూ కరోనా ఉత్సర్గ రూపంలో ప్రారంభమవుతుంది, ఇది ఫీల్డ్ బలం అత్యధికంగా ఉన్న గ్యాస్ గ్యాప్ యొక్క ఆ భాగంలో మాత్రమే అభివృద్ధి చెందుతుంది (ఎలక్ట్రోడ్ల పదునైన అంచుల దగ్గర). కరోనా ఉత్సర్గ విషయంలో, ఛానల్ ద్వారా అధిక వాహకత ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య జరగదు, అనగా స్థలం దాని ఇన్సులేటింగ్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. అనువర్తిత వోల్టేజ్ మరింత పెరిగినందున, కరోనా డిశ్చార్జ్ బోనా ఫైడ్ లేదా ఆర్క్ డిశ్చార్జ్‌గా మారుతుంది.

కరోనా ఉత్సర్గ - తగినంత సాంద్రత కలిగిన వాయువులో స్థిర విద్యుత్ ఉత్సర్గ రకం, ఇది బలమైన అసమాన విద్యుత్ క్షేత్రంలో సంభవిస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్ హిమపాతాల ద్వారా తటస్థ వాయు కణాల అయనీకరణం మరియు ప్రేరేపణ ఒక చిన్న వంపు వ్యాసార్థంతో ఎలక్ట్రోడ్ సమీపంలో బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క పరిమిత పరిమాణంలో జోన్ (కరోనా క్యాప్ లేదా అయనీకరణ జోన్)లో స్థానీకరించబడుతుంది. అయనీకరణ జోన్ లోపల వాయువు యొక్క లేత నీలం లేదా వైలెట్ గ్లో, సౌర కరోనా యొక్క హాలోతో సారూప్యతతో, ఈ రకమైన ఉత్సర్గ పేరుకు దారితీసింది.

కనిపించే, అతినీలలోహిత (ప్రధానంగా), అలాగే స్పెక్ట్రం యొక్క తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలలో రేడియేషన్‌తో పాటు, కరోనా డిశ్చార్జ్ కరోనా ఎలక్ట్రోడ్ నుండి గ్యాస్ కణాల కదలికతో కూడి ఉంటుంది - అని పిలవబడేది "ఎలక్ట్రిక్ విండ్", హమ్, కొన్నిసార్లు రేడియో ఉద్గారాలు, కెమిస్ట్రీ, ప్రతిచర్యలు (ఉదాహరణకు, గాలిలో ఓజోన్ మరియు నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్లు ఏర్పడటం).

అన్నం. 5. గ్యాస్ లోకి కరోనా డిశ్చార్జ్

వేర్వేరు వాయువులలో విద్యుత్ ఉత్సర్గ రూపాన్ని క్రమబద్ధీకరించడం ఒకేలా ఉంటుంది, వ్యత్యాసం ప్రక్రియను వివరించే గుణకాల విలువలలో ఉంటుంది.