Décharge corona
Décharge corona - il s'agit d'un phénomène lié à l'ionisation de l'air dans un champ électrique de forte intensité (lueur de gaz dans un champ électrique non uniforme de haute intensité).
Des zones de haute tension se forment souvent en raison de l'inhomogénéité du champ électrique, qui se produit :
1) Lors du choix de paramètres incorrects pendant le processus de conception ;
2) À la suite d'une contamination survenue pendant les travaux ;
3) En raison de dommages mécaniques et de l'usure des équipements.
Des champs similaires se forment au niveau des électrodes présentant une très grande courbure de surface (pointes, fils fins). Lorsque l'intensité du champ atteint la valeur limite pour l'air (environ 30 kV/cm), une lueur apparaît autour de l'électrode, ressemblant à une coquille ou à une couronne (d'où son nom). La décharge corona est utilisée pour nettoyer les gaz de la poussière et d'autres contaminants (précipitateur électrique), pour diagnostiquer l'état des structures (permet de détecter des fissures dans les produits). L'apparition d'une décharge corona sur les lignes électriques n'est pas souhaitable, car elle entraîne des pertes importantes d'énergie transmise. Afin de réduire la courbure relative des électrodes, des lignes multifilaires (3, 5 fils ou plus disposés de manière spécifique) sont utilisées.
Types de couronnes et leur identification
Couronne négative "en forme de flamme". Ce type d'effet corona se produit généralement sur un conducteur chargé négativement, par exemple pendant l'alternance négative de la tension secteur. Ce type de couronne ressemble à une flamme dont la forme, la direction et la taille changent constamment. Cette couronne est très sensible aux changements des paramètres environnementaux. Son apparition entraîne également l'apparition d'un signal audio à environ deux fois la fréquence industrielle (par exemple 100 Hz) ou un multiple de celle-ci.
Éruptions cutanées
Les pannes se produisent généralement entre deux plaques métalliques isolées mais proches l’une de l’autre. Le courant de fuite le long du support induit certains niveaux de tension entre les plaques et donc une décharge entre elles. Ces décharges sont généralement difficiles à localiser, car il n’existe pas de connexion directe avec la ligne haute tension. Dans la caméra CoroCAM, ces éclateurs apparaîtront comme de petits objets persistants et très brillants. Le son produit par ces décharges est d'une tonalité plus élevée que celui des couronnes négatives et semble sans rapport avec la fréquence du secteur. Les éclateurs provoquent généralement d'importantes interférences radio et télévisées (par exemple, RI - interférence radio élevée).
Décharge corona à lueur positive
Une décharge corona lumineuse positive se forme sur un conducteur chargé positivement (par exemple, pendant la demi-onde positive de la tension secteur). On le trouve généralement dans les zones aux angles vifs. Ce type de couronne est de petite taille et apparaît comme une lueur autour d’un endroit spécifique. Il s’agit d’une source de décharge corona relativement faible et qui produit très peu de signal audible.
Quelle est la gravité du corona/décharge en termes d’occurrence ?Tension d'interférence radio (RIV) ?
Remarques générales:
Tous les éclateurs provoquent de graves interférences radio.
Si la couronne est entièrement visible à l’œil nu (la nuit), elle provoquera de graves interférences radio. (Utilisez CoroCAM pour localiser rapidement toutes les sources corona, puis essayez de les voir à l'œil nu.)
La couronne lumineuse positive ne provoque pas d’interférences radio significatives.
Application de la décharge corona
Épuration électrique des gaz (précipitateurs électriques).
Un récipient rempli de fumée devient soudainement complètement transparent lorsqu'on y insère des électrodes métalliques pointues connectées à une machine électrique, et toutes les particules solides et liquides se déposent sur les électrodes. L'explication de l'expérience est la suivante : dès que la couronne est allumée dans le fil, l'air à l'intérieur du tube devient fortement ionisé. Les ions gazeux adhèrent aux particules de poussière et les chargent. Puisqu'il existe un fort champ électrique à l'intérieur du tube, les particules de poussière chargées se déplacent sous l'influence du champ vers les électrodes, où elles se déposent.
Compteurs de particules.
Un compteur de particules Geiger-Müller se compose d'un petit cylindre métallique équipé d'une fenêtre recouverte d'un film et d'un mince fil métallique tendu le long de l'axe du cylindre et isolé de celui-ci. Le compteur est connecté à un circuit contenant une source de courant dont la tension est de plusieurs milliers de volts. La tension est choisie en fonction de l'apparition d'une décharge corona à l'intérieur du compteur.
Lorsqu'un électron se déplaçant rapidement entre dans le compteur, ce dernier ionise les molécules de gaz à l'intérieur du compteur, provoquant une légère diminution de la tension nécessaire pour allumer la couronne. Une décharge se produit dans le compteur et un faible courant à court terme apparaît dans le circuit. Pour le détecter, une résistance très élevée (plusieurs mégohms) est introduite dans le circuit et un électromètre sensible est connecté en parallèle avec celui-ci. Chaque fois qu’un électron rapide heurte le compteur, la feuille de l’électromètre s’incline.
De tels compteurs permettent d'enregistrer non seulement les électrons rapides, mais aussi, en général, toutes les particules chargées se déplaçant rapidement, capables de produire une ionisation par collision. Les compteurs modernes détectent facilement l'entrée d'une seule particule et permettent donc de vérifier en toute fiabilité et avec une très grande clarté que les particules élémentaires chargées existent réellement dans la nature.
Paratonnerre
On estime qu’environ 1 800 orages se produisent simultanément dans l’atmosphère du globe entier, produisant en moyenne environ 100 éclairs par seconde. Et même si la probabilité qu’une personne soit frappée par la foudre est négligeable, la foudre cause néanmoins de nombreux dégâts. Il suffit de souligner qu’aujourd’hui, environ la moitié de tous les accidents survenant sur de grandes lignes électriques sont provoqués par la foudre. La protection contre la foudre est donc une tâche importante.
Lomonossov et Franklin ont non seulement expliqué la nature électrique de la foudre, mais ont également indiqué comment un paratonnerre pourrait être construit pour se protéger des coups de foudre. Un paratonnerre est un long fil dont l'extrémité supérieure est affûtée et renforcée au-dessus du point le plus élevé du bâtiment protégé. L'extrémité inférieure du fil est reliée à une tôle, et la tôle est enfouie dans la terre au niveau de l'eau du sol. Lors d'un orage, d'importantes charges induites apparaissent sur la Terre et un vaste champ électrique apparaît à la surface de la Terre. Sa tension est très élevée à proximité de conducteurs pointus, et donc une décharge corona est allumée à l'extrémité du paratonnerre. De ce fait, les charges induites ne peuvent pas s’accumuler sur le bâtiment et la foudre ne se produit pas. Dans les cas où la foudre se produit (et ces cas sont très rares), elle frappe le paratonnerre et les charges pénètrent dans la terre sans causer de dommages au bâtiment.
Dans certains cas, la décharge corona d'un paratonnerre est si forte qu'une lueur clairement visible apparaît à sa pointe. Cette lueur apparaît parfois à proximité d’autres objets pointus, par exemple aux extrémités des mâts de navires, à la cime des arbres pointus, etc. Ce phénomène a été remarqué il y a plusieurs siècles et a provoqué une horreur superstitieuse parmi les marins qui n'en comprenaient pas la véritable essence.
Sous l'influence de la décharge corona
Les précipitateurs électrostatiques sont les appareils d'épuration des gaz les plus efficaces, car... les coûts d'exploitation pour leur entretien, par rapport aux autres dépoussiéreurs et cendres, sont bien inférieurs. Dans le même temps, les précipitateurs électriques répondent parfaitement aux exigences d'un dispositif de dépoussiérage absolu.
L'installation de purification électrique des gaz comprend un précipitateur électrique et une unité de puissance. Le gaz à purifier entre dans un précipitateur électrique dont les électrodes sont alimentées en haute tension ; une décharge corona se produit entre les électrodes, à la suite de laquelle l'espace interélectrodes est rempli d'ions de gaz chargés négativement, qui, sous l'influence de un champ électrique, se déplacent des électrodes corona vers les électrodes de précipitation.
Les électrodes de précipitation sont divisées en plaques, tubulaires, boîtes, tiges, poches, rainurées, en forme de C, en forme de tulipe, etc.
Sur la base de la méthode de dépoussiérage, les précipitateurs électrostatiques sont divisés en humides et secs. Dans les précipitateurs électriques secs, l'agitation des électrodes est effectuée à l'aide de méthodes de choc de marteau, d'impulsion de choc, de vibration, etc. Dans les précipitateurs électriques humides, un lavage périodique ou continu des électrodes est effectué. En fonction du sens de déplacement du gaz purifié, les précipitateurs électriques sont divisés en verticaux et horizontaux. De plus, les précipitateurs électrostatiques peuvent être à zone unique, dans laquelle le chargement et la sédimentation des particules sont effectués dans une zone, et à double zone - dans lesquels le chargement et la sédimentation sont effectués dans différentes zones : l'ioniseur et le précipitateur.
Précipitateur électrostatique tubulaire Sturtevant
Selon le principe de création d'une décharge corona, les précipitateurs électrostatiques sont disponibles avec des points de décharge corona fixes et des points de décharge corona non fixes.
En fonction du type de systèmes d'électrodes corona, les précipitateurs électrostatiques peuvent être divisés en deux groupes principaux : avec électrodes corona à cadre et avec électrodes corona librement suspendues. L'agitation des électrodes collectrices et corona est réalisée par impact, agitation par marteau, système d'impulsion de choc, mécanismes de vibration, lavage périodique et continu.
La physique de la décharge corona est discutée en détail dans le livre de N.A. Kaptsov « La décharge corona et son application dans les précipitateurs électriques », publié en 1947. Le phénomène de décharge électrique dans les gaz est expliqué par plusieurs théories de décharge. Le fondement de la première théorie - la théorie des avalanches - a été posé par Townsend en 1900. 30 ans plus tard, elle a été développée davantage dans les travaux de Rogowski et, comme l'écrit N.A. Kaptsov, « jusqu'à présent, elle a servi de base pour expliquer les phénomènes de décharge corona. La deuxième théorie - la théorie du plasma à décharge gazeuse - a été développée depuis 1924 par Langrum et son école, mais, selon N.A. Kaptsov, elle n'est pas directement liée à l'explication de la physique de la décharge corona. La troisième théorie - la théorie du plasma isotherme - a été développée dans les années d'avant-guerre par Elenbas et d'autres physiciens néerlandais.
Précipitateur électrique RION-S
La quatrième théorie, la théorie du streamer, apparaît dans les travaux de Loeb et a été motivée par « de nombreuses tentatives pour expliquer les phénomènes observés dans les premiers stades des décharges de foudre et d'étincelles en général ».
Dans la même année 1947, un autre livre de N.A. Kaptsov a été publié - « Phénomènes électriques dans les gaz et le vide », dans lequel il a expliqué la nature de la décharge corona comme suit :
«La décharge corona se produit à des pressions relativement élevées dans tous les cas où le champ dans l'espace de décharge est très inégal en raison du petit rayon de courbure de la surface d'une ou des deux électrodes. Lors d’une décharge corona, une rupture incomplète de l’espace de décharge gazeuse se produit, qui se termine par une rupture par étincelle ultérieure.
Tout le monde sait qu’il existe différents types de décharges électriques. Mais tout le monde ne se souvient pas à quoi ils ressemblent et en quoi ils diffèrent les uns des autres. Essayons de le comprendre.
Commençons par le fait qu'il existe 4 types de décharges : les décharges luminescentes, par étincelles, par couronne et par arc.
Décharge luminescente
Considérons deux électrodes soudées dans un tube de verre. Appliquons une certaine tension entre les électrodes. Pour que nous puissions voir une étincelle, une panne d’air doit se produire. Mais à pression atmosphérique, cette tension n’est pas suffisante. Réduisons la pression dans le tube ! Tout d’abord, nous verrons une décharge indépendante (qui brûlera même après la coupure de la tension) sous la forme d’un cordon fin. Au fur et à mesure que la pression diminue, le cordon deviendra plus brillant et plus résistant jusqu'à ce qu'il remplisse tout le tube. Mais la lueur remplira le tube de manière inégale. Nous appellerons cette décharge couvante.
Ainsi, une décharge luminescente est une décharge indépendante (c'est important) qui se produit dans un gaz à pression réduite, dans laquelle l'une des électrodes (cathode) émet des électrons en raison de son bombardement par des ions positifs dans le gaz. Il convient également de noter que l'épaisseur du cordon dépend de la pression * de la distance entre les électrodes.
Nous vous invitons à regarder une magnifique vidéo qui complétera clairement votre compréhension de la nature de ce phénomène et démontrera une excellente expérience !
Décharge d'étincelles
Examinons maintenant une décharge d'étincelle. Tout est plus simple ici : il a la forme d'un éclair, c'est-à-dire la forme de lignes brisées, appelées canaux d'étincelles. La foudre est une décharge d'étincelle et les électrodes sont des paires sol-nuage ou deux nuages.
Il peut être obtenu en utilisant des sources AC et DC. De plus, contrairement à une décharge luminescente, elle apparaît à des pressions de l’ordre de la pression atmosphérique. Le courant dans ce type de décharge est généralement plus faible que celui d’une décharge luminescente.
Et le mécanisme de formation de telles décharges est assez simple : l'intensité du champ électrique est suffisamment élevée pour que l'électron dans ce champ parvienne à gagner de l'énergie entre des collisions voisines. Et cette énergie est suffisante pour ioniser les molécules d'air - par exemple l'azote et l'oxygène. Après cela, une augmentation semblable à une avalanche du nombre d’électrons se produit, ce qui crée une étincelle. Mais pourquoi peut-on le voir ? Les électrons non seulement ionisent les molécules, mais les excitent également (ce qu'on appelle la recombinaison). Cette énergie d’excitation se transforme en rayonnement, que l’on peut observer.
Un autre phénomène intéressant est la décharge par étincelle glissante. Il se forme à la surface d'un diélectrique solide à la frontière avec un gaz lorsque l'intensité du champ entre les électrodes est supérieure à la résistance au claquage du gaz (air). Cette décharge laisse de beaux motifs à la surface, appelés figures de Lichtenberg.
Des figures de Lichtenberg sur la surface d'une plaque de plexiglas
Décharge corona
Les décharges précédentes se sont produites dans un champ électrique uniforme. Et s'il est très inhomogène, une décharge corona peut y apparaître. Qu'est-ce que c'est?
Le plus souvent, une inhomogénéité apparaît lorsque la surface de l'une des électrodes présente une courbure importante (fil fin, pointe). Et c'est autour de cette électrode qu'apparaît une lueur caractéristique, ressemblant à une coquille ou à une couronne - d'où son nom.
Un fait intéressant est que dans ce cas, la présence d'une deuxième électrode n'est pas nécessaire : elles peuvent servir d'objets environnants mis à la terre. D'ailleurs, le feu de Saint-Elme, qui se forme parfois aux extrémités du matcha, est une décharge de couronne.
Le processus de formation de ce type de décharge est différent pour les électrodes chargées positivement et négativement. Dans le cas d'une électrode négative, la lueur se forme comme une décharge d'étincelle : grâce au champ électrique, les électrons le long de leur libre parcours (la distance entre collisions adjacentes) gagnent de l'énergie suffisante pour ioniser les atomes d'air. Mais dans ce cas, aucune étincelle ne se produit, car à mesure que la distance par rapport à l'électrode augmente, l'intensité du champ diminue davantage en raison de l'inhomogénéité. Mais si nous pouvions augmenter la tension, alors oui, nous obtiendrions une décharge d’étincelle.
Dans le cas d’une électrode positive, la couronne ne peut se former que sur une électrode présentant un grand rayon de courbure. Le champ électrique au niveau de l'électrode elle-même, au contraire, est assez faible ; par conséquent, les électrons ne peuvent pas être accélérés en raison de l'intensité du champ. Par conséquent, une ionisation en volume a lieu ici, qui est générée par les électrons proches de l'électrode positive. Mais tout comme dans le cas d’une électrode négative, avec l’augmentation de l’intensité du champ, nous obtiendrons une décharge d’étincelle.
Décharge d'arc
Reproduisons une décharge d'étincelle. Si nous réduisons maintenant la distance entre les électrodes, à un moment donné, la décharge cessera d'être intermittente et deviendra continue. Une telle décharge est appelée décharge en arc.
Ainsi, nous avons examiné 4 types de décharges différents. Comme vous l'avez probablement remarqué, certains d'entre eux sont fortement liés à d'autres types et nous pouvons obtenir un type d'un autre. Cela prouve une fois de plus que la nature est une et que souvent des phénomènes différents ne sont que des facettes différentes d'un même phénomène physique.
Un important détachement de guerriers de la Rome antique menait une campagne de nuit. Un orage approchait. Et soudain des centaines de lumières bleuâtres apparurent au-dessus de l'escouade. Les pointes des lances des guerriers s'illuminèrent. C’était comme si les lances de fer des soldats brûlaient sans brûler !
Personne ne connaissait la nature de ce phénomène étonnant à cette époque, et les soldats décidèrent qu'un tel éclat sur les lances préfigurait leur victoire. Ensuite, ce phénomène a été appelé les feux de Castor et Pollux - du nom des héros jumeaux mythologiques. Et plus tard, elles ont été rebaptisées lumières d'Elme - du nom de l'église Saint-Elme en Italie, où elles sont apparues.
De tels feux étaient particulièrement souvent observés sur les mâts des navires. Le philosophe et écrivain romain Lucius Seneca a déclaré que lors d’un orage, « les étoiles semblent descendre du ciel et s’asseoir sur les mâts des navires ». Parmi les nombreuses histoires à ce sujet, le témoignage du capitaine d'un voilier anglais est intéressant.
Cela s'est produit en 1695, en mer Méditerranée, près des îles Baléares, lors d'un orage. Craignant une tempête, le capitaine ordonna d'affaler les voiles. Et puis les marins ont vu plus de trente lumières Elmo à différents endroits du navire. Sur la girouette du grand mât, le feu a atteint plus d'un demi-mètre de hauteur. Le capitaine envoya un marin avec ordre de l'enlever. En montant à l'étage, il cria que le feu sifflait comme une fusée faite de poudre brute. On lui a ordonné de le démonter ainsi que la girouette et de le faire tomber. Mais dès que le marin a retiré la girouette, le feu a sauté jusqu'au bout du mât, d'où il était impossible de l'enlever.
Une image encore plus impressionnante a été vue en 1902 par les marins du navire Moravia. Au large des îles du Cap-Vert, le capitaine Simpson a écrit dans le journal de bord du navire : « Des éclairs ont brillé dans la mer pendant une heure entière. Les câbles d'acier, les sommets des mâts, les encoches, les extrémités des flèches de chargement, tout brillait. Il semblait que des lampes allumées étaient accrochées aux gaillards d’arrière tous les quatre pieds, et que des lumières vives brillaient aux extrémités des mâts et des quais. La lueur était accompagnée d'un bruit inhabituel :
"C'était comme si des myriades de cigales avaient élu domicile dans les équipements, ou comme si du bois mort et de l'herbe sèche brûlaient avec un crépitement..."
Le Feu de Saint-Elme est varié. Ils se présentent sous la forme d'une lueur uniforme, sous la forme de lumières vacillantes individuelles, de torches. Parfois, elles ressemblent tellement à des flammes qu’ils se précipitent pour les éteindre.
Le météorologue américain Humphrey, qui a observé les lumières Elmo sur son ranch, en témoigne : ce phénomène naturel, « transformant chaque taureau en monstre aux cornes de feu, donne l’impression de quelque chose de surnaturel ». Ceci est dit par une personne qui, de par sa position même, est incapable de paraître surprise par de telles choses, mais doit les accepter sans émotions inutiles, en s'appuyant uniquement sur le bon sens.
Nous pouvons affirmer avec certitude que même aujourd'hui, malgré la domination - loin d'être universelle cependant - de la vision scientifique du monde, il y aura des gens qui, s'ils étaient dans la position d'Humphrey, verraient dans les cornes enflammées du taureau quelque chose qui échappe au contrôle de la raison. . Il n’y a rien à dire sur le Moyen Âge : alors les mêmes cornes seraient très probablement considérées comme des machinations de Satan.
Décharge corona, couronne électrique, un type de décharge luminescente qui se produit lorsqu'il y a une inhomogénéité prononcée du champ électrique à proximité d'une ou des deux électrodes. Des champs similaires se forment au niveau des électrodes présentant une très grande courbure de surface (pointes, fils fins). Lors d'une décharge corona, ces électrodes sont entourées d'une lueur caractéristique, également appelée couronne ou couche corona.
La région non lumineuse (« sombre ») de l’espace interélectrode adjacent à la couronne est appelée zone externe. La couronne apparaît souvent sur des objets hauts et pointus (lumières de Saint-Elme), autour des fils de lignes électriques, etc. La décharge corona peut se produire à différentes pressions de gaz dans l'espace de décharge, mais elle se manifeste plus clairement à des pressions non inférieures à la pression atmosphérique.
L'apparition d'une décharge corona s'explique par une avalanche d'ions. Il y a toujours un certain nombre d’ions et d’électrons dans un gaz, pour des raisons aléatoires. Cependant, leur nombre est si faible que le gaz ne conduit pratiquement pas l'électricité.
À une intensité de champ suffisamment élevée, l'énergie cinétique accumulée par l'ion dans l'intervalle entre deux collisions peut devenir suffisante pour ioniser une molécule neutre lors d'une collision. En conséquence, un nouvel électron négatif et un résidu chargé positivement – un ion – sont formés.
Lorsqu’un électron libre entre en collision avec une molécule neutre, il la divise en un électron et un ion positif libre. Les électrons, lors d'une nouvelle collision avec des molécules neutres, les divisent à nouveau en électrons et libèrent des ions positifs, etc.
Ce processus d'ionisation est appelé ionisation par impact, et le travail qui doit être effectué pour retirer un électron d'un atome est appelé travail d'ionisation. Le travail d’ionisation dépend de la structure de l’atome et est donc différent selon les gaz.
Les électrons et les ions formés sous l'influence de l'ionisation par impact augmentent le nombre de charges dans le gaz, et à leur tour, ils entrent en mouvement sous l'influence d'un champ électrique et peuvent produire une ionisation par impact de nouveaux atomes. Ainsi, le processus se renforce et l'ionisation dans le gaz atteint rapidement une valeur très importante. Le phénomène est similaire à une avalanche de neige, c'est pourquoi ce processus a été appelé avalanche ionique.
Tendons un fil métallique ab, ayant un diamètre de plusieurs dixièmes de millimètre, sur deux supports hautement isolants, et connectons-le au pôle négatif d'un générateur produisant une tension de plusieurs milliers de volts. Nous amènerons le deuxième pôle du générateur à la Terre. Le résultat est une sorte de condensateur dont les plaques sont le fil et les murs de la pièce, qui communiquent bien entendu avec la Terre.
Le champ dans ce condensateur est très inhomogène et son intensité à proximité d'un fil fin est très élevée. En augmentant progressivement la tension et en observant le fil dans l'obscurité, vous remarquerez qu'à une certaine tension, une faible lueur (couronne) apparaît près du fil, recouvrant le fil de tous les côtés ; il est accompagné d'un sifflement et d'un léger crépitement.
Si un galvanomètre sensible est connecté entre le fil et la source, alors avec l'apparition d'une lueur, le galvanomètre montre un courant notable circulant du générateur à travers les fils jusqu'au fil et de celui-ci à travers l'air de la pièce jusqu'aux murs ; entre le fil et les murs, il est transféré par les ions formés dans la pièce par ionisation par impact.
Ainsi, la lueur de l'air et l'apparition d'un courant indiquent une forte ionisation de l'air sous l'influence d'un champ électrique. Une décharge corona peut se produire non seulement à proximité du fil, mais également à la pointe et en général à proximité de toutes les électrodes, à proximité desquelles se forme un champ inhomogène très puissant.
Application de la décharge corona
Épuration électrique des gaz (précipitateurs électriques). Un récipient rempli de fumée devient soudainement complètement transparent lorsqu'on y insère des électrodes métalliques pointues connectées à une machine électrique, et toutes les particules solides et liquides se déposent sur les électrodes. L'explication de l'expérience est la suivante : dès que la couronne est allumée dans le fil, l'air à l'intérieur du tube devient fortement ionisé. Les ions gazeux adhèrent aux particules de poussière et les chargent. Puisqu'il existe un fort champ électrique à l'intérieur du tube, les particules de poussière chargées se déplacent sous l'influence du champ vers les électrodes, où elles se déposent.
Compteurs de particules
Un compteur de particules Geiger-Müller se compose d'un petit cylindre métallique équipé d'une fenêtre recouverte d'un film et d'un mince fil métallique tendu le long de l'axe du cylindre et isolé de celui-ci. Le compteur est connecté à un circuit contenant une source de courant dont la tension est de plusieurs milliers de volts. La tension est choisie en fonction de l'apparition d'une décharge corona à l'intérieur du compteur.
Lorsqu'un électron se déplaçant rapidement entre dans le compteur, ce dernier ionise les molécules de gaz à l'intérieur du compteur, provoquant une légère diminution de la tension nécessaire pour allumer la couronne. Une décharge se produit dans le compteur et un faible courant à court terme apparaît dans le circuit. Pour le détecter, une résistance très élevée (plusieurs mégohms) est introduite dans le circuit et un électromètre sensible est connecté en parallèle avec celui-ci. Chaque fois qu’un électron rapide heurte le compteur, la feuille de l’électromètre s’incline.
De tels compteurs permettent d'enregistrer non seulement les électrons rapides, mais aussi, en général, toutes les particules chargées se déplaçant rapidement, capables de produire une ionisation par collision. Les compteurs modernes détectent facilement l'entrée d'une seule particule et permettent donc de vérifier en toute fiabilité et avec une très grande clarté que les particules élémentaires chargées existent réellement dans la nature.
Paratonnerre
On estime qu’environ 1 800 orages se produisent simultanément dans l’atmosphère du globe entier, produisant en moyenne environ 100 éclairs par seconde. Et même si la probabilité qu’une personne soit frappée par la foudre est négligeable, la foudre cause néanmoins de nombreux dégâts. Il suffit de souligner qu'actuellement, environ la moitié de tous les accidents survenant sur de grandes lignes électriques sont provoqués par la foudre. La protection contre la foudre est donc une tâche importante.
Lomonossov et Franklin ont non seulement expliqué la nature électrique de la foudre, mais ont également indiqué comment un paratonnerre pourrait être construit pour se protéger des coups de foudre. Un paratonnerre est un long fil dont l'extrémité supérieure est affûtée et renforcée au-dessus du point le plus élevé du bâtiment protégé. L'extrémité inférieure du fil est reliée à une tôle, et la tôle est enfouie dans la terre au niveau de l'eau du sol.
Lors d'un orage, d'importantes charges induites apparaissent sur la Terre et un vaste champ électrique apparaît à la surface de la Terre. Sa tension est très élevée à proximité de conducteurs pointus, et donc une décharge corona est allumée à l'extrémité du paratonnerre. De ce fait, les charges induites ne peuvent pas s’accumuler sur le bâtiment et la foudre ne se produit pas. Dans les cas où la foudre se produit (et ces cas sont très rares), elle frappe le paratonnerre et les charges pénètrent dans la terre sans causer de dommages au bâtiment.
Dans certains cas, la décharge corona d'un paratonnerre est si forte qu'une lueur clairement visible apparaît à sa pointe. Cette lueur apparaît parfois à proximité d’autres objets pointus, par exemple aux extrémités des mâts de navires, à la cime des arbres pointus, etc. Ce phénomène a été remarqué il y a plusieurs siècles et a provoqué une horreur superstitieuse parmi les marins qui n'en comprenaient pas la véritable essence.
Dans des conditions de champs électromagnétiques fortement inhomogènes, sur des électrodes présentant une courbure élevée des surfaces extérieures, dans certaines situations, une décharge corona peut commencer - une décharge électrique indépendante dans un gaz. Une pointe adaptée à un phénomène de forme donné peut être : une pointe, un fil, un angle, une dent, etc.
La condition principale pour le début d'une décharge est qu'à proximité du bord tranchant de l'électrode, il doit y avoir une intensité de champ électrique relativement plus élevée que le long du reste du trajet entre les électrodes, créant ainsi une différence de potentiel. Pour l'air dans des conditions normales (à pression atmosphérique), la valeur limite de l'intensité électrique est de 30 kV/cm ; à cette intensité, une faible lueur apparaît à la pointe de l'électrode, ressemblant à une forme de couronne. C'est pourquoi la décharge est appelée décharge corona.
Une telle décharge est caractérisée par des processus d'ionisation se produisant uniquement à proximité de l'électrode corona, tandis que la deuxième électrode peut sembler tout à fait normale, c'est-à-dire sans formation de couronne. Des décharges corona peuvent parfois être observées dans des conditions naturelles, par exemple à la cime des arbres, lorsque cela est facilité par la répartition du champ électrique naturel (avant un orage ou pendant un blizzard).
Le processus de formation d’une décharge corona se déroule comme suit. Une molécule d’air s’ionise de manière aléatoire, libérant un électron. L'électron subit une accélération dans le champ électrique près de la pointe et atteint une énergie suffisante pour que dès qu'il rencontre la molécule suivante sur son chemin, il l'ionise également et l'électron s'envole à nouveau. Le nombre de particules chargées se déplaçant dans le champ électrique près de la pointe augmente comme une avalanche.
Si l'électrode corona pointue est une électrode négative (cathode), dans ce cas la couronne sera dite négative, et une avalanche d'électrons d'ionisation se déplacera de la pointe de la couronne vers l'électrode positive. La formation d’électrons libres est favorisée par l’émission thermoionique à la cathode.
Lorsqu'une avalanche d'électrons se déplaçant depuis la pointe atteint la région où l'intensité du champ électrique n'est plus suffisante pour une ionisation ultérieure de l'avalanche, les électrons se recombinent avec des molécules d'air neutres, formant des ions négatifs, qui deviennent alors porteurs de courant dans la région située à l'extérieur de la couronne. La couronne négative a une lueur uniforme et caractéristique.
Dans le cas où la source de couronne est l'électrode positive (anode), le mouvement des avalanches d'électrons est dirigé vers la pointe et le mouvement des ions est dirigé vers l'extérieur depuis la pointe. Des photoprocessus secondaires à proximité de la pointe chargée positivement contribuent à la reproduction des électrons qui déclenchent l'avalanche. Loin de la pointe, où l'intensité du champ électrique n'est pas suffisante pour assurer une ionisation par avalanche, les porteurs de courant restent des ions positifs se dirigeant vers l'électrode négative. Une couronne positive est caractérisée par des banderoles qui s'étendent dans des directions différentes à partir de la pointe, et à des tensions plus élevées, les banderoles prennent l'apparence de canaux d'étincelles.
L'effet corona est également possible sur les fils des lignes électriques à haute tension, et ici ce phénomène entraîne des pertes d'électricité. Pour lutter contre ce phénomène, les fils des lignes électriques sont divisés en plusieurs morceaux, en fonction de la tension sur la ligne, afin de réduire les tensions locales à proximité des fils et d'éviter en principe la formation de couronne.
Lorsque les conditions météorologiques (température et humidité) contribuent aux pertes corona, il est conseillé de réduire la tension de ligne jusqu'à une certaine valeur. Ainsi, pour éviter l'effet corona sur les lignes d'une tension de 110 kV, la section du fil est rendue égale à au moins 95 mm², pour 150 kV - 120 mm², pour 220 kV - 240 mm².
De plus, les lignes électriques à haute tension utilisent des anneaux anti-coronavirus, qui sont des tores en matériau conducteur, généralement en métal, fixés à une borne ou à un autre élément matériel d'un équipement haute tension. Le rôle de l'anneau corona est de répartir le gradient du champ électrique et d'abaisser ses valeurs maximales en dessous du seuil corona, empêchant ainsi complètement la décharge corona, ou les effets destructeurs de la décharge sont au moins transférés d'un équipement de valeur à l'anneau.
La décharge corona trouve une application pratique dans les purificateurs de gaz électrostatiques, ainsi que pour détecter les fissures dans les produits. Dans la technologie de copie - pour charger et décharger les tambours photo et pour transférer de la poudre d'encre sur le papier. De plus, à l'aide d'une décharge corona, vous pouvez déterminer la pression à l'intérieur d'une lampe à incandescence (par la taille de la couronne dans des lampes identiques).