Как уже отмечалось, коронный разряд возникает при сравнительно высоких давлениях газа (порядка атмосферного) в сильно неоднородном электрическом поле. Такое поле можно получить между двумя электродами, поверхность одного из которых обладает большой кривизной (тонкая проволочка, острие). Наличие второго электрода не обязательно, его роль могут играть окружающие заземленные электроды. Рассмотрим начало зажигания коронного разряда. На начальном этапе можно считать, что электрическое поле, создаваемое объёмным зарядом свободных электронов и ионов, пренебрежимо мало в сравнении с полем электродов. В этом случае мы говорим об электростатическом приближении и считаем, что электроны движутся исключительно под действием внешнего электрического поля.
Для расчёта коронного разряда в электростатическом приближении необходимо знать такие величины как:
· Длину ионизации электрона – среднее расстояние, проходимое электроном по полю до первого акта ионизации,
· Энергию ионизации нейтральной частицы – работа необходимая для отрыва электрона от внешней оболочки атома и ли молекулы.
Для оценки ближней зоны коронного разряда сравним энергию ионизации нейтральной молекулы Aион и энергию набираемую электроном на расстоянии ионизации W(x), где x – это координата вдоль силовой линии электрического поля, E – напряжённость электрического поля:
,
где x-l ≤ x0 ≤ x.
Данная формула позволяет давать оценки для размера ближней зоны коронного разряда только в момент его зажигания.
Когда электрическое поле вблизи электрода с большей кривизной достигает примерно 24,6 кВ/м, это условие выполняется только вблизи электрода с малым радиусом кривизны, вокруг этого электрода возникает свечение, имеющее вид оболочки или короны, откуда и произошло название разряда. Если корона возникает вокруг отрицательного электрода, то она называется отрицательной. В противоположном случае корона называется положительной. Механизм возникновения разряда в этих двух случаях разный.
В случае отрицательной короны положительные ионы, которые образуются электронными лавинами, ускоряются в сильно неоднородном электрическом поле вблизи катода. Попадая на катод, они выбивают из него электроны (это называется вторичной электронной эмиссией). Выбитые электроны, отталкиваясь от катода, на своем пути порождают новые электронные лавины. Так как электрическое поле убывает при удалении от проволоки, то на некотором расстоянии электронные лавины обрываются, электроны попадают в «темную» область и там прилипают к нейтральным молекулам газа. Образовавшиеся отрицательные ионы и являются основными носителями тока в «тёмной» области. Пространственный отрицательный заряд этих ионов вблизи анода ограничивает общий разрядный ток.
В случае чистых электроположительных газов отрицательные ионы не образуются, а носителями тока в «темной» области являются сами электроны. В «темной» области разряд носит несамостоятельный характер.
При увеличении напряжения между электродами «темная» область коронного разряда исчезает и возникает искровой разряд с полным пробоем разрядного промежутка.
В процессе ионизации в чехле коронного разряда образуются отрицательные электроны и положительные ионы, которые разносятся электрическим полем в противоположные направления. Вследствие чего возможно образование объёмного заряда, который образует собственное электрическое поле. Основную часть пространства между электродами при униполярном коронном разряде занимает внешняя область, в которой движутся ионы только одного знака. Чехол коронного разряда, в котором сосредоточены ионизационные процессы, играет роль поставщика ионов для внешней зоны.
При коронном разряде наблюдается гидродинамическое движение среды в целом. Это явление получило название электрического ветра.
Во внешней области коронного разряда находится объёмный заряд, движущийся от коронирующего электрода к противоположному. Ионы, сталкиваясь с молекулами воздуха, передают им некоторый импульс и энергию. В результате нейтральные молекулы воздуха приходят в движение, образуя гидродинамическое движение среды, которое и называют электрическим ветром.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.