wyładowanie elektryczne
 
Encyklopedia
wyładowanie elektryczne,
zjawisko przepływu prądu elektrycznego w dielektrykach pod wpływem pola wyładowanie elektryczne.
Wyładowanie elektryczne jest uwarunkowane działaniem czynników jonizujących lub istnieniem źródeł swobodnych elektronów. Wyładowanie elektryczne w dielektrykach stałych i ciekłych jest zwane przebiciem. Wyładowania elektryczne w gazie dzielą się na niesamoistne — zanikające po usunięciu czynników zewnętrznych powodujących powstawanie swobodnych elektronów i jonów, oraz wyładowania elektryczne samoistne — utrzymujące się po usunięciu tych czynników; przejście od wyładowania elektrycznego niesamoistnego w samoistne jest zwane zapłonem lub przebiciem elektrycznym gazu. Podczas wyładowania elektrycznego zachodzą procesy prowadzące do emisji promieniowania elektromagnetycznego przez cząsteczki gazu — często w zakresie widzialnym (wzbudzenie cząsteczek — a następnie powrót do niższych stanów energetycznych, jonizacja — i w konsekwencji rekombinacja jonów i elektronów); wielu wyładowaniom elektrycznym towarzyszą efekty akustyczne wywołane silną falą uderzeniową. Forma zewnętrzna i charakterystyki wyładowań elektrycznych są bardzo różne, m.in. zależnie od składu i ciśnienia gazu, natężenia i częstototliwości zewnętrznego pola elektrycznego.
Rodzaje wyładowań elektrycznych w gazie i ich zastosowanie. Wyładowanie elektryczne ciemne, wyładowanie niesamoistne, w którym cząstki naładowane, biorące udział w przepływie prądu elektrycznego między elektrodami, powstają wyłącznie wskutek działania zewnętrznych czynników jonizujących; natężenie prądu początkowo rośnie ze wzrostem napięcia międzyelektrodowego, a następnie jego wartość się ustala — tzw. prąd nasycenia (wartość prądu nasycenia jest proporcjonalna do natężenia czynnika wywołującego jonizację); wykorzystywane w komorach jonizacyjnych. Wyładowanie elektryczne Townsenda — cząstki naładowane, wytwarzane przez zewnętrzny czynnik jonizujący, nabywają prędkości wystarczające do zjonizowania gazu, lecz niewystarczające do podtrzymania wyładowania, gdy ustanie działanie tego czynnika; są wykorzystywane w fotodiodach gazowanych, licznikach Geigera–Müllera, licznikach proporcjonalnych. Wyładowanie elektryczne jarzeniowe — wyładowanie elektryczne samoistne, występujące w gazach rozrzedzonych (pod ciśnieniem od ok. 130 do ok. 1300 Pa); charakteryzuje je duży spadek potencjału w pobliżu katody, silnie rozwinięta jonizacja zderzeniowa, emisja wtórna elektronów z katody oraz określony rozkład świecenia, który zależy od rodzaju i ciśnienia gazu; są wykorzystywane m.in. w niektórych typach lamp oświetleniowych, stabilizatorach napięcia. Wyładowanie elektryczne ulotowe, ulot, wyładowanie elektryczne koronowe, wyładowanie elektryczne w gazie o ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego występujące w obszarze silnie niejednorodnego pola elektrycznego o dużym natężeniu (w pobliżu ostrzy, cienkich przewodów); przejawia się słabym świeceniem dookoła przewodnika, gdy natężenie pola elektrycznego wokół niego przekroczy określoną wartość; towarzyszy mu wytwarzanie w powietrzu ozonu i tlenków azotu; mechanizm wyładowania w dużym stopniu zależy od biegunowości elektrody (dodatnia lub ujemna); ulot jest zjawiskiem szkodliwym w aparatach oraz liniach elektrycznych wysokiego napięcia, w których wywołuje straty mocy dochodzące do setek kW na 1 km linii; jest źródłem dużych zakłóceń w odbiorze fal radiowych; wykorzystywany w elektrofiltrach i elektroseparatorach. Wyładowanie elektryczne iskrowe (iskra elektryczna) — wyładowanie elektryczne w gazie o ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego, stanowi fazę przejściową do wyładowania jarzeniowego lub łukowego, gdy cały obszar wyładowania jest zjonizowany; ma postać jaskrawo świecącego pojedynczego kanału plazmowego o dużej gęstości prądu lub wielu rozgałęzionych kanałów znikających i pojawiających się w nowym miejscu (wyładowanie elektryczne snopiaste); wykorzystywane w komorach iskrowych, lampach błyskowych, do inicjowania wybuchów lub zapłonów i in.; odmianą wyładowania iskrowego jest piorun. Wyładowanie elektryczne łukowe, łuk elektryczny — wyładowanie elektryczne, które cechuje duża gęstość prądu elektrycznego (do 104 kA/m2), emisja elektronów ma charakter termoelektronowy lub polowy; łuk elektryczny charakteryzuje się silnym świeceniem gazu między anodą i katodą; w łuku swobodnym przy ciśnieniu atmosferycznym temperatura plazmy dochodzi do 104 K; gęstość prądu osiąga wtedy wartość graniczną; zwiększenie prądu wyładowania prowadzi jedynie do powiększenia przekroju kolumny plazmowej przy stałej w przybliżeniu temperaturze gazu; gęstość prądu, a zatem i temperaturę gazu, można zwiększyć przez zwiększenie prądu wyładowania z jednoczesnym uniemożliwieniem rozszerzania się kolumny plazmowej (łuk stabilizowany; stabilizacja magnetyczna, gazowa, ściankami komory); wyładowanie łukowe jest wykorzystywane w lampach łukowych, w łukowych generatorach plazmy (plazmotron), w gazotronach, tyratronach i in. Do wyładowań elektrycznych łukowych zalicza się także łuk Volty (niekiedy łukiem Volty nazywa się każde wyładowanie łukowe). Osobną grupę wyładowań elektrycznych w gazie stanowią wyładowania elektryczne wielkiej częstotliwości, występujące pod wpływem szybkozmiennego pola elektrycznego; mają one zastosowanie m.in. w zwierakach mikrofalowych oraz w jonowych i plazmowych źródłach światła.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia