Koronos iškrova
Koronos iškrova - tai reiškinys, susijęs su oro jonizacija didelio intensyvumo elektriniame lauke (dujų švytėjimas netolygiame didelio intensyvumo elektriniame lauke).
Didelės įtampos sritys dažnai susidaro dėl elektrinio lauko nehomogeniškumo, kuris atsiranda:
1) Projektavimo procese pasirenkant neteisingus parametrus;
2) Dėl taršos, atsiradusios darbo metu;
3) Dėl mechaninių pažeidimų ir įrangos nusidėvėjimo.
Panašūs laukai susidaro prie labai didelio paviršiaus kreivumo elektrodų (taškų, plonų laidų). Kai lauko stiprumas pasiekia ribinę oro vertę (apie 30 kV/cm), aplink elektrodą atsiranda švytėjimas, panašus į apvalkalą ar karūnėlę (iš čia ir kilęs pavadinimas). Koroninė iškrova naudojama dujoms valyti nuo dulkių ir kitų teršalų (elektrinis nusodintuvas), konstrukcijų būklei diagnozuoti (leidžia aptikti gaminių įtrūkimus). Koroninės iškrovos atsiradimas elektros linijose yra nepageidautinas, nes dėl to prarandami dideli perduodamos energijos nuostoliai. Siekiant sumažinti santykinį elektrodų kreivumą, naudojamos kelių laidų linijos (3, 5 ar daugiau laidų, išdėstytų tam tikru būdu).
Karūnų tipai ir jų identifikavimas
Neigiamas "liepsną primenantis" vainikas. Šio tipo korona dažniausiai atsiranda ant neigiamo krūvio laidininko, pavyzdžiui, esant neigiamai tinklo įtampos pusbangiui. Šio tipo karūnėlė atrodo kaip liepsna, kurios forma, kryptis ir dydis nuolat kinta. Ši korona yra labai jautri aplinkos parametrų pokyčiams. Dėl jo atsiradimo taip pat atsiranda garso signalas, kurio dažnis yra maždaug dvigubai didesnis nei pramoninis dažnis (pavyzdžiui, 100 Hz) arba jo kartotinis.
Išsiveržimai
Gedimai dažniausiai įvyksta tarp dviejų izoliuotų, bet arti viena kitos esančių metalinių plokščių. Nuotėkio srovė išilgai atramos sukelia tam tikrus įtampos lygius tarp plokščių, taigi ir iškrovą tarp jų. Šiuos iškrovimus paprastai sunku lokalizuoti, nes nėra tiesioginio ryšio su aukštos įtampos linija. CoroCAM kameroje šie kibirkščių tarpai atrodys kaip maži, patvarūs ir labai ryškūs objektai. Šių išlydžių skleidžiamas garsas yra aukštesnio nei neigiamų vainikėlių garsas ir atrodo nesusijęs su galios dažniu. Kibirkštiniai tarpai dažniausiai sukelia didelius radijo ir televizijos trikdžius (pavyzdžiui, aukšti RI – radijo trukdžiai).
Teigiamas švytėjimo vainikas
Teigiamas švytėjimo vainikinis išlydis susidaro ant teigiamai įkrauto laidininko (pavyzdžiui, esant teigiamai tinklo įtampos pusbangiui). Paprastai jis randamas vietose su aštriais kampais. Šio tipo karūna yra mažo dydžio ir atrodo kaip švytėjimas aplink tam tikrą vietą. Tai gana silpnas vainikinės iškrovos šaltinis ir skleidžia labai mažai garsinio signalo.
Kiek rimta yra korona / iškrova?Radijo trukdžių įtampa (RIV)?
Bendros pastabos:
Visi kibirkščių tarpai sukelia rimtus radijo trukdžius.
Jei korona yra visiškai matoma plika akimi (naktį), tai sukels didelius radijo trukdžius. (Naudokite CoroCAM, kad greitai surastumėte visus koronaviruso šaltinius ir pabandykite juos pamatyti plika akimi.)
Teigiamas švytėjimo vainikas nesukelia didelių radijo trukdžių.
Koroninės iškrovos taikymas
Elektrinis dujų valymas (elektriniai nusodintuvai).
Dūmų pripildytas indas staiga tampa visiškai skaidrus, kai į jį įkišami aštrūs metaliniai elektrodai, sujungti su elektros mašina, o visos kietos ir skystos dalelės nusėda ant elektrodų. Eksperimento paaiškinimas yra toks: kai tik vainikas užsidega laidoje, oras vamzdžio viduje tampa labai jonizuotas. Dujų jonai prilimpa prie dulkių dalelių ir jas įkrauna. Kadangi vamzdžio viduje yra stiprus elektrinis laukas, įkrautos dulkių dalelės, veikiamos lauko, juda į elektrodus, kur nusėda.
Dalelių skaitikliai.
Geigerio-Müllerio dalelių skaitiklį sudaro mažas metalinis cilindras su folija uždengtu langu ir plona metaline viela, ištempta išilgai cilindro ašies ir izoliuota nuo jos. Skaitiklis yra prijungtas prie grandinės, kurioje yra srovės šaltinis, kurio įtampa yra keli tūkstančiai voltų. Įtampa parenkama tokia, kokia būtina, kad skaitiklio viduje atsirastų vainiko iškrova.
Kai į skaitiklį patenka greitai judantis elektronas, pastarasis jonizuoja skaitiklio viduje esančias dujų molekules, todėl įtampa, reikalinga koronai uždegti, šiek tiek sumažėja. Skaitiklyje atsiranda iškrova, o grandinėje atsiranda silpna trumpalaikė srovė. Norint jį aptikti, į grandinę įvedama labai didelė varža (keli megaohai) ir lygiagrečiai su ja prijungiamas jautrus elektrometras. Kiekvieną kartą, kai greitas elektronas atsitrenks į skaitiklį, elektrometro lapas nusilenks.
Tokie skaitikliai leidžia registruoti ne tik greitus elektronus, bet ir apskritai bet kokias įkrautas, greitai judančias daleles, galinčias sukelti jonizaciją susidūrimų metu. Šiuolaikiniai skaitikliai lengvai aptinka net vienos dalelės patekimą į juos ir todėl leidžia visiškai patikimai ir labai aiškiai patikrinti, ar elementariosios įkrautos dalelės tikrai egzistuoja gamtoje.
Žaibolaidis
Skaičiuojama, kad viso Žemės rutulio atmosferoje vienu metu įvyksta apie 1800 perkūnijų, per sekundę vidutiniškai įvyksta apie 100 žaibų. Ir nors tikimybė, kad bet kurį asmenį nutrenks žaibas, yra nereikšminga, žaibas vis tiek padaro daug žalos. Pakanka pažymėti, kad šiandien apie pusę visų avarijų didelėse elektros linijose sukelia žaibas. Todėl apsauga nuo žaibo yra svarbi užduotis.
Lomonosovas ir Franklinas ne tik paaiškino elektrinę žaibo prigimtį, bet ir nurodė, kaip galima pastatyti žaibolaidį, apsaugantį nuo žaibo smūgių. Žaibolaidis – tai ilga viela, kurios viršutinis galas yra pagaląstas ir sutvirtintas virš aukščiausio saugomo pastato taško. Apatinis laido galas yra sujungtas su metaliniu lakštu, o lakštas yra palaidotas Žemėje dirvožemio vandens lygyje. Perkūnijos metu Žemėje atsiranda dideli indukuoti krūviai, o Žemės paviršiuje – didelis elektrinis laukas. Prie aštrių laidininkų jo įtempimas yra labai didelis, todėl žaibolaidžio gale užsidega vainiko iškrova. Dėl to ant pastato negali kauptis indukuoti krūviai ir nevyksta žaibas. Tais atvejais, kai žaibas įvyksta (o tokie atvejai labai reti), jis trenkia į žaibolaidį ir krūviai patenka į Žemę nepadarydami žalos pastatui.
Kai kuriais atvejais vainiko išlydis iš žaibolaidžio yra toks stiprus, kad jo gale atsiranda aiškiai matomas švytėjimas. Šis švytėjimas kartais atsiranda šalia kitų smailių objektų, pavyzdžiui, laivų stiebų galuose, aštriose medžių viršūnėse ir pan. Šis reiškinys buvo pastebėtas prieš kelis šimtmečius ir sukėlė prietaringą siaubą tarp jūreivių, kurie nesuprato tikrosios jo esmės.
Koroninės iškrovos įtakoje
Elektrostatiniai nusodintuvai yra efektyviausi dujų valymo įrenginiai, nes... eksploatacijos kaštai jų priežiūrai, lyginant su kitais dulkių ir pelenų surinkėjais, yra daug mažesni. Tuo pačiu metu elektriniai nusodintuvai geriausiai atitinka absoliutaus dulkių surinkimo įrenginio reikalavimus.
Elektrinio dujų valymo įrenginį sudaro elektrinis nusodintuvas ir maitinimo blokas. Valomos dujos patenka į elektrinį nusodintuvą, kurio elektrodai tiekiami aukšta įtampa, tarp elektrodų atsiranda vainikinė iškrova, dėl kurios tarpelektrodų erdvė užpildoma neigiamo krūvio dujų jonais, kurie, veikiami elektrinis laukas, pereikite nuo vainikinių elektrodų į kritulių elektrodus.
Kritulių elektrodai skirstomi į plokštelinius, vamzdinius, dėžutes, lazdeles, kišeninius, griovelius, C formos, tulpės formos ir kt.
Pagal dulkių pašalinimo būdą elektrostatiniai nusodintuvai skirstomi į šlapius ir sausus. Sausuose elektriniuose nusodintuvuose elektrodų kratymas atliekamas plaktuko smūgio, smūgio impulso, vibracijos metodais ir kt. Drėgnose elektrinėse nusodintuvuose elektrodų plovimas atliekamas periodiškai arba nuolat. Pagal išgrynintų dujų judėjimo kryptį elektriniai nusodintuvai skirstomi į vertikalius ir horizontalius. Be to, elektrostatiniai nusodintuvai gali būti vienos zonos, kuriose dalelių įkrovimas ir nusodinimas vykdomas vienoje zonoje, ir dviejų zonų – kuriose įkrovimas ir nusodinimas vyksta skirtingose zonose: jonizatoriuje ir nusodintuve.
Vamzdinis elektrostatinis nusodintuvas Sturtevant
Pagal vainikinės iškrovos kūrimo principą, galimi elektrostatiniai nusodintuvai su fiksuotais vainikinio iškrovimo taškais ir nefiksuotais vainikinių iškrovų taškais.
Pagal vainikinių elektrodų sistemų tipą elektrostatiniai nusodintuvai gali būti suskirstyti į dvi pagrindines grupes: su rėminiais vainikiniais elektrodais ir su laisvai pakabinamais koronos elektrodais. Surenkamųjų ir vainikinių elektrodų kratymas atliekamas naudojant smūgio, plaktuko kratymą, smūgio-impulsinę sistemą, vibracinius mechanizmus, periodinį ir nuolatinį plovimą.
Koroninės iškrovos fizika išsamiai aptarta N. A. Kapcovo knygoje „Koronos iškrova ir jos taikymas elektriniuose nusodintuvuose“, išleistoje 1947 m. Elektros iškrovos reiškinys dujose paaiškinamas keliomis iškrovos teorijomis. Pirmosios teorijos – lavinų teorijos – pagrindą padėjo Taunsendas 1900 m. Po 30 metų ji buvo toliau plėtojama Rogowskio darbuose ir, kaip rašo N. A. Kapcovas, „iki šiol ji buvo aiškinimo pagrindas. korona iškrovos reiškiniai“. Antrąją teoriją – dujų išlydžio plazmos teoriją – Langrumas ir jo mokykla sukūrė nuo 1924 m., tačiau, pasak N. A. Kapcovo, ji nėra tiesiogiai susijusi su vainikinio išlydžio fizikos paaiškinimu. Trečiąją teoriją – izoterminės plazmos teoriją – prieškario metais sukūrė Elenbasas ir kiti olandų fizikai.
Elektrinis nusodintuvas RION-S
Ketvirtoji teorija, srovių teorija, pasirodo Loebo darbuose ir buvo paskatinta „daugybė bandymų paaiškinti reiškinius, pastebėtus ankstyvosiose žaibo ir apskritai kibirkšties iškrovų stadijose“.
Tais pačiais 1947 m. buvo išleista kita N. A. Kapcovo knyga - „Elektros reiškiniai dujose ir vakuume“, kurioje jis taip paaiškino korona iškrovos pobūdį:
„Koroninė iškrova vyksta esant santykinai dideliam slėgiui visais atvejais, kai laukas iškrovos tarpelyje yra labai netolygus dėl vieno ar abiejų elektrodų paviršiaus mažo kreivio spindulio. Koronos iškrovos metu įvyksta nevisiškas dujų išleidimo tarpo suskaidymas, kuris baigiamas vėlesniu kibirkšties gedimu.
Visi žino, kad yra įvairių tipų elektros iškrovų. Tačiau ne visi prisimena, kokie jie yra ir kuo skiriasi vienas nuo kito. Pabandykime tai išsiaiškinti.
Pradėkime nuo to, kad yra 4 iškrovų tipai: švytėjimo, kibirkšties, koronos ir lanko iškrovos.
Švytėjimo iškrova
Apsvarstykite du elektrodus, kurie yra lituojami į stiklinį vamzdelį. Tarp elektrodų pritaikykime tam tikrą įtampą. Kad pamatytume kibirkštį, turi įvykti oro gedimas. Tačiau esant atmosferos slėgiui šios įtampos nepakanka. Sumažinkime slėgį vamzdyje! Pirmiausia pamatysime nepriklausomą iškrovą (kuri degs net išjungus įtampą) plono laido pavidalu. Toliau mažėjant slėgiui, laidas taps ryškesnis ir stipresnis, kol užpildys visą vamzdelį. Tačiau švytėjimas užpildys vamzdį netolygiai. Šias iškrovas pavadinsime rūkstančiomis.
Taigi švytėjimo išlydis yra nepriklausomas (tai svarbu) išlydis, atsirandantis sumažinto slėgio dujose, kurioje vienas iš elektrodų (katodas) skleidžia elektronus dėl jo bombardavimo teigiamais jonais dujose. Taip pat verta paminėti, kad laido storis priklauso nuo slėgio * atstumo tarp elektrodų.
Kviečiame žiūrėti nuostabų vaizdo įrašą, kuris aiškiai papildys jūsų supratimą apie šio reiškinio prigimtį ir parodys puikų eksperimentą!
Kibirkšties iškrova
Dabar pažiūrėkime į kibirkšties iškrovą. Čia viskas paprasčiau: jis turi žaibo formą - tai yra laužytų linijų, kurios vadinamos kibirkšties kanalais, formą. Žaibas yra kibirkštinis išlydis, o elektrodai yra žemės ir debesies poros arba du debesys.
Jį galima gauti naudojant tiek kintamosios srovės, tiek nuolatinės srovės šaltinius. Be to, skirtingai nei švytėjimo iškrova, ji atsiranda esant atmosferos slėgiui. Šio tipo išlydžio srovė paprastai yra silpnesnė, palyginti su švytėjimo išlydžiu.
O tokių išlydžių susidarymo mechanizmas yra gana paprastas: elektrinio lauko stipris yra pakankamai didelis, kad elektronas šiame lauke sugebėtų įgyti šiek tiek energijos tarp gretimų susidūrimų. Ir šios energijos pakanka jonizuoti oro molekules – pavyzdžiui, azotą ir deguonį. Po to įvyksta laviną primenantis elektronų skaičiaus padidėjimas, kuris sukuria kibirkštį. Bet kodėl mes galime tai pamatyti? Elektronai ne tik jonizuoja molekules, bet ir jas sužadina (vadinamoji rekombinacija). Ši sužadinimo energija virsta spinduliuote, kurią galime stebėti.
Kitas įdomus reiškinys – slenkanti kibirkšties iškrova. Jis susidaro kieto dielektriko paviršiuje ties riba su dujomis, kai lauko stipris tarp elektrodų yra didesnis už dujų (oro) skilimo stiprumą. Ši iškrova palieka gražius raštus ant paviršiaus, vadinamus Lichtenbergo figūromis.
Lichtenbergo figūros organinio stiklo plokštės paviršiuje
Koronos iškrova
Ankstesnės iškrovos vykdavo vienodame elektriniame lauke. O jei labai nehomogeniška, tai joje gali atsirasti vainikinės iškrovos. Kas tai?
Dažniausiai nehomogeniškumas atsiranda, kai vieno iš elektrodų paviršius turi didelį kreivumą (plona viela, antgalis). Ir būtent aplink šį elektrodą atsiranda būdingas švytėjimas, panašus į apvalkalą ar karūną - iš čia ir kilo pavadinimas.
Įdomus faktas yra tai, kad šiuo atveju antrojo elektrodo buvimas nėra būtinas: jie gali tarnauti kaip aplinkiniai įžeminti objektai. Beje, Šv.Elmo ugnis, kuri kartais susiformuoja degtukų galuose, yra vainiko iškrova.
Šio tipo iškrovos susidarymo procesas skiriasi teigiamai ir neigiamai įkrautiems elektrodams. Neigiamojo elektrodo atveju švytėjimas susidaro kaip kibirkštinis išlydis: elektrinio lauko dėka elektronai laisvame kelyje (atstumas tarp gretimų susidūrimų) įgyja energijos, kurios pakaktų oro atomams jonizuoti. Bet šiuo atveju kibirkštis nekyla, nes didėjant atstumui nuo elektrodo, dėl nehomogeniškumo lauko stiprumas labiau mažėja. Bet jei galėtume padidinti įtampą, tada taip, gautume kibirkšties iškrovą.
Esant teigiamam elektrodui, vainikas gali susidaryti tik prie didelio kreivio spindulio elektrodo. Paties elektrodo elektrinis laukas, atvirkščiai, yra gana silpnas, todėl elektronai negali būti pagreitinti dėl lauko stiprumo. Todėl čia vyksta tūrinė jonizacija, kurią generuoja šalia teigiamo elektrodo esantys elektronai. Bet kaip ir neigiamo elektrodo atveju, didėjant lauko stiprumui, gausime kibirkšties išlydį.
Lanko iškrova
Atkurkime kibirkšties iškrovą. Jei dabar sumažinsime atstumą tarp elektrodų, tam tikru momentu iškrova nustos būti pertraukiama ir taps nuolatinė. Toks iškrovimas vadinamas lankiniu išlydžiu.
Taigi, mes išnagrinėjome 4 skirtingus išleidimo tipus. Kaip tikriausiai pastebėjote, kai kurie iš jų yra glaudžiai susiję su kitais tipais ir galime gauti vieną tipą iš kitų. Tai dar kartą įrodo, kad gamta yra viena, o dažnai skirtingi reiškiniai yra tiesiog skirtingi to paties fizinio reiškinio aspektai.
Didelis Senovės Romos karių būrys dalyvavo naktinėje kampanijoje. Artėjo perkūnija. Ir staiga virš būrio pasirodė šimtai melsvų švieselių. Nušvito karių ieties galiukai. Atrodė, kad kareivių geležinės ietys dega nedegdamos!
Tais laikais niekas nežinojo nuostabaus reiškinio prigimties, ir kareiviai nusprendė, kad toks spindėjimas ant iečių pranašauja jų pergalę. Tada šis reiškinys buvo vadinamas Kastoro ir Polukso gaisrais – pagal mitologinius herojus dvynius. O vėliau jie buvo pervadinti Elmo žiburiais – pagal Italijos Šv.Elmo bažnyčios, kurioje jie atsirado, pavadinimą.
Ypač dažnai tokie žibintai buvo stebimi ant laivų stiebų. Romėnų filosofas ir rašytojas Liucijus Seneka sakė, kad per perkūniją „žvaigždės tarsi nusileidžia iš dangaus ir sėdi ant laivų stiebų“. Tarp daugybės istorijų apie tai įdomus yra anglų burlaivio kapitono liudijimas.
Tai įvyko 1695 m., Viduržemio jūroje, netoli Balearų salų, per perkūniją. Bijodamas audros, kapitonas įsakė nuleisti bures. Ir tada jūreiviai skirtingose laivo vietose pamatė daugiau nei trisdešimt Elmo žibintų. Ant didelio stiebo vėtrungės ugnis siekė daugiau nei pusę metro aukščio. Kapitonas atsiuntė jūreivį su įsakymu jį pašalinti. Pakilęs į viršų, jis šaukė, kad ugnis šnypščia kaip iš žalio parako pagaminta raketa. Jam buvo įsakyta nuimti jį kartu su vėtrunge ir nuleisti. Tačiau kai tik jūreivis nuėmė vėtrungę, ugnis peršoko į stiebo galą, iš kur jo pašalinti buvo neįmanoma.
Dar įspūdingesnį vaizdą 1902 metais išvydo laivo Moravia jūreiviai. Būdamas prie Žaliojo Kyšulio salų, kapitonas Simpsonas laivo žurnale rašė: „Žaibas jūroje blykstelėjo visą valandą. Plieniniai lynai, stiebų viršūnės, nokai, krovininių strėlių galai – viskas švytėjo. Atrodė, kad kas keturias pėdas ant ketvirtinių denių pakabintos lempos, o stiebų ir dokų galuose švietė ryškios šviesos. Švytėjimą lydėjo neįprastas triukšmas:
„Atrodė, tarsi įrenginyje būtų apsigyvenę daugybė cikadų arba tarsi negyva mediena ir sausa žolė degtų traškesiais...“
Elmo ugnis yra įvairi. Jie būna vienodo švytėjimo, atskirų mirgančių šviesų, fakelų pavidalo. Kartais jie taip atrodo kaip liepsnos, kad puola jas gesinti.
Amerikiečių meteorologas Humphrey, stebėjęs Elmo šviesas savo rančoje, liudija: šis gamtos reiškinys, „kiekvieną jautį paverčiantis pabaisa ugniniais ragais, sukuria kažko antgamtiško“. Taip sako žmogus, kuris dėl savo pozicijų nesugeba iš pažiūros nustebti tokiais dalykais, tačiau privalo juos priimti be nereikalingų emocijų, pasikliaudamas tik sveiku protu.
Galime drąsiai teigti, kad net ir dabar, nepaisant gamtos mokslinės pasaulėžiūros dominavimo – tačiau toli gražu ne universalaus – atsiras žmonių, kurie, būdami Humphrey pozicijoje, ugninguose jaučio raguose pamatytų ką nors, ko nekontroliuoja protas. . Nėra ką pasakyti apie viduramžius: tada tie patys ragai greičiausiai būtų laikomi šėtono machinacijomis.
Koroninis išlydis, elektrinis vainikas, švytėjimo iškrovos tipas, atsirandantis, kai šalia vieno ar abiejų elektrodų yra ryškus elektrinio lauko nehomogeniškumas. Panašūs laukai susidaro prie labai didelio paviršiaus kreivumo elektrodų (taškų, plonų laidų). Koroninės iškrovos metu šie elektrodai yra apsupti būdingo švytėjimo, dar vadinamo vainiko arba vainiko sluoksniu.
Nešviečianti („tamsi“) tarpelektrodų erdvės sritis, esanti greta vainiko, vadinama išorine zona. Korona dažnai atsiranda ant aukštų, smailių objektų (Šv. Elmo žiburiai), aplink elektros linijų laidus ir kt. Koroninė iškrova gali atsirasti esant įvairiam dujų slėgiui išleidimo tarpelyje, tačiau ryškiausiai ji pasireiškia esant ne žemesniam nei atmosferos slėgiui.
Koronos iškrovos atsiradimas paaiškinamas jonų lavina. Dujose visada yra tam tikras skaičius jonų ir elektronų, atsirandančių dėl atsitiktinių priežasčių. Tačiau jų skaičius yra toks mažas, kad dujos praktiškai nepraleidžia elektros.
Esant pakankamai dideliam lauko stipriui, jonų sukauptos kinetinės energijos intervale tarp dviejų susidūrimų gali pakakti neutraliai molekulei susidūrus jonizuoti. Dėl to susidaro naujas neigiamas elektronas ir teigiamai įkrauta liekana – jonas.
Kai laisvasis elektronas susiduria su neutralia molekule, jis suskaidomas į elektroną ir laisvąjį teigiamą joną. Elektronai, toliau susidūrę su neutraliomis molekulėmis, vėl suskaido juos į elektronus ir laisvus teigiamus jonus ir kt.
Šis jonizacijos procesas vadinamas smūgine jonizacija, o darbas, kurį reikia atlikti norint pašalinti elektroną iš atomo, vadinamas jonizacijos darbu. Jonizacijos darbas priklauso nuo atomo struktūros, todėl skirtingoms dujoms yra skirtingas.
Elektronai ir jonai, susidarę veikiami smūginės jonizacijos, padidina dujų krūvių skaičių, o savo ruožtu jie juda veikiami elektrinio lauko ir gali sukelti naujų atomų smūginę jonizaciją. Taigi procesas sustiprėja, o jonizacija dujose greitai pasiekia labai didelę reikšmę. Reiškinys panašus į sniego laviną, todėl šis procesas buvo vadinamas jonų lavina.
Ant dviejų aukštų izoliacinių atramų ištempkime kelių dešimtųjų milimetro skersmens metalinę vielą ab ir prijunkite prie kelių tūkstančių voltų įtampą generuojančio generatoriaus neigiamo poliaus. Antrąjį generatoriaus polių nunešime į Žemę. Rezultatas yra savotiškas kondensatorius, kurio plokštės yra laidas ir kambario sienos, kurios, žinoma, bendrauja su Žeme.
Šio kondensatoriaus laukas yra labai nehomogeniškas, o jo intensyvumas prie plonos vielos yra labai didelis. Palaipsniui didinant įtampą ir stebint laidą tamsoje, galima pastebėti, kad prie tam tikros įtampos prie laido atsiranda silpnas švytėjimas (korona), dengiantis laidą iš visų pusių; jį lydi šnypštimas ir lengvas traškėjimas.
Jei tarp laido ir šaltinio yra prijungtas jautrus galvanometras, tada, atsiradus švytėjimui, galvanometras rodo pastebimą srovę, tekančią iš generatoriaus per laidus į laidą ir iš jo per kambario orą į sienas; tarp laido ir sienų jį perduoda jonai, susidarę patalpoje dėl smūginės jonizacijos.
Taigi oro švytėjimas ir srovės atsiradimas rodo stiprią oro jonizaciją veikiant elektriniam laukui. Koroninis išlydis gali atsirasti ne tik prie laido, bet ir jo gale ir apskritai prie bet kokių elektrodų, šalia kurių susidaro labai stiprus nevienalytis laukas.
Koroninės iškrovos taikymas
Elektrinis dujų valymas (elektriniai nusodintuvai). Dūmų pripildytas indas staiga tampa visiškai skaidrus, kai į jį įkišami aštrūs metaliniai elektrodai, sujungti su elektros mašina, o visos kietos ir skystos dalelės nusėda ant elektrodų. Eksperimento paaiškinimas yra toks: kai tik vainikas užsidega laidoje, oras vamzdžio viduje tampa labai jonizuotas. Dujų jonai prilimpa prie dulkių dalelių ir jas įkrauna. Kadangi vamzdžio viduje yra stiprus elektrinis laukas, įkrautos dulkių dalelės, veikiamos lauko, juda į elektrodus, kur nusėda.
Dalelių skaitikliai
Geigerio-Müllerio dalelių skaitiklį sudaro mažas metalinis cilindras su folija uždengtu langu ir plona metaline viela, ištempta išilgai cilindro ašies ir izoliuota nuo jos. Skaitiklis yra prijungtas prie grandinės, kurioje yra srovės šaltinis, kurio įtampa yra keli tūkstančiai voltų. Įtampa parenkama tokia, kokia būtina, kad skaitiklio viduje atsirastų vainiko iškrova.
Kai į skaitiklį patenka greitai judantis elektronas, pastarasis jonizuoja skaitiklio viduje esančias dujų molekules, todėl įtampa, reikalinga koronai uždegti, šiek tiek sumažėja. Skaitiklyje atsiranda iškrova, o grandinėje atsiranda silpna trumpalaikė srovė. Norint jį aptikti, į grandinę įvedama labai didelė varža (keli megaohai) ir lygiagrečiai su ja prijungiamas jautrus elektrometras. Kiekvieną kartą, kai greitas elektronas atsitrenks į skaitiklį, elektrometro lapas nusilenks.
Tokie skaitikliai leidžia registruoti ne tik greitus elektronus, bet ir apskritai bet kokias įkrautas, greitai judančias daleles, galinčias sukelti jonizaciją susidūrimų metu. Šiuolaikiniai skaitikliai lengvai aptinka net vienos dalelės patekimą į juos ir todėl leidžia visiškai patikimai ir labai aiškiai patikrinti, ar elementariosios įkrautos dalelės tikrai egzistuoja gamtoje.
Žaibolaidis
Skaičiuojama, kad viso Žemės rutulio atmosferoje vienu metu įvyksta apie 1800 perkūnijų, per sekundę vidutiniškai įvyksta apie 100 žaibų. Ir nors tikimybė, kad bet kurį asmenį nutrenks žaibas, yra nereikšminga, žaibas vis tiek padaro daug žalos. Pakanka pažymėti, kad šiuo metu apie pusę visų avarijų didelėse elektros linijose sukelia žaibas. Todėl apsauga nuo žaibo yra svarbi užduotis.
Lomonosovas ir Franklinas ne tik paaiškino elektrinę žaibo prigimtį, bet ir nurodė, kaip galima pastatyti žaibolaidį, apsaugantį nuo žaibo smūgių. Žaibolaidis – tai ilga viela, kurios viršutinis galas yra pagaląstas ir sutvirtintas virš aukščiausio saugomo pastato taško. Apatinis laido galas yra sujungtas su metaliniu lakštu, o lakštas yra palaidotas Žemėje dirvožemio vandens lygyje.
Perkūnijos metu Žemėje atsiranda dideli indukuoti krūviai, o Žemės paviršiuje – didelis elektrinis laukas. Prie aštrių laidininkų jo įtempimas yra labai didelis, todėl žaibolaidžio gale užsidega vainiko iškrova. Dėl to ant pastato negali kauptis indukuoti krūviai ir nevyksta žaibas. Tais atvejais, kai žaibas įvyksta (o tokie atvejai labai reti), jis trenkia į žaibolaidį ir krūviai patenka į Žemę nepadarydami žalos pastatui.
Kai kuriais atvejais vainiko išlydis iš žaibolaidžio yra toks stiprus, kad jo gale atsiranda aiškiai matomas švytėjimas. Šis švytėjimas kartais atsiranda šalia kitų smailių objektų, pavyzdžiui, laivų stiebų galuose, aštriose medžių viršūnėse ir pan. Šis reiškinys buvo pastebėtas prieš kelis šimtmečius ir sukėlė prietaringą siaubą tarp jūreivių, kurie nesuprato tikrosios jo esmės.
Esant staigiems nehomogeniniams elektromagnetiniams laukams, ant elektrodų, kurių išorinių paviršių kreivumas yra didelis, kai kuriose situacijose gali prasidėti vainiko iškrova - nepriklausoma elektros iškrova dujose. Tam tikros formos reiškiniui tinkamas galiukas gali būti: antgalis, viela, kampas, dantis ir kt.
Pagrindinė iškrovos pradžios sąlyga yra ta, kad šalia aštraus elektrodo krašto turi būti santykinai didesnis elektrinio lauko stiprumas nei likusioje kelio tarp elektrodų dalyje, sukuriant potencialų skirtumą. Orui normaliomis sąlygomis (esant atmosferos slėgiui) ribinė elektros intensyvumo vertė yra 30 kV/cm; esant tokiam intensyvumui, elektrodo gale atsiranda silpnas švytėjimas, panašus į karūnėlę. Štai kodėl išskyros vadinamos vainikinėmis iškrovomis.
Tokiai iškrovai būdingi jonizacijos procesai, vykstantys tik prie vainikinio elektrodo, o antrasis elektrodas gali atrodyti visai normaliai, tai yra, nesusidaręs vainiko. Koronos iškrovos kartais gali būti stebimos natūraliomis sąlygomis, pavyzdžiui, medžių viršūnėse, kai tai palengvina natūralaus elektrinio lauko pasiskirstymas (prieš perkūniją ar pūgos metu).
Koronos iškrovos susidarymo procesas vyksta taip. Oro molekulė atsitiktinai jonizuojasi, išskirdama elektroną. Elektronas patiria pagreitį elektriniame lauke prie galo ir pasiekia pakankamai energijos, kad vos sutikęs kitą savo kelyje esančią molekulę, jonizuoja ir ją, o elektronas vėl išskrenda. Įkrautų dalelių, judančių elektriniame lauke šalia galo, skaičius didėja kaip lavina.
Jei aštrus vainikinis elektrodas yra neigiamas elektrodas (katodas), tokiu atveju vainikas bus vadinamas neigiamu, o jonizacinių elektronų lavina judės nuo vainiko galo link teigiamo elektrodo. Laisvųjų elektronų susidarymą skatina termoninė emisija prie katodo.
Kai elektronų lavina, judanti iš galo, pasiekia sritį, kurioje elektrinio lauko stiprumo nebepakanka tolesnei lavinų jonizacijai, elektronai rekombinuojasi su neutraliomis oro molekulėmis, sudarydami neigiamus jonus, kurie vėliau tampa srovės nešėjais regione už vainiko ribų. Neigiama korona turi būdingą tolygų švytėjimą.
Tuo atveju, kai vainiko šaltinis yra teigiamas elektrodas (anodas), elektronų lavinų judėjimas yra nukreiptas į galiuką, o jonų judėjimas – į išorę nuo galo. Antriniai fotoprocesai šalia teigiamai įkrauto galo prisideda prie elektronų, kurie sukelia laviną, dauginimosi. Toli nuo galo, kur elektrinio lauko stiprumo nepakanka lavinų jonizacijai užtikrinti, srovės nešikliai lieka teigiamaisiais jonais, judančiais neigiamo elektrodo link. Teigiamai koronai būdingi srovelės, kurios nuo galo išsisklaido į skirtingas puses, o esant aukštesnei įtampai, srovelės įgauna kibirkšties kanalų išvaizdą.
Korona galima ir ant aukštos įtampos elektros linijų laidų, o čia dėl šio reiškinio prarandama elektros energija. Siekiant kovoti su šiuo reiškiniu, elektros linijų laidai yra padalinami į keletą dalių, priklausomai nuo įtampos linijoje, siekiant sumažinti vietinę įtampą šalia laidų ir iš esmės užkirsti kelią vainiko susidarymui.
Kai oras (temperatūra ir drėgmė) prisideda prie koronos nuostolių, patartina sumažinti linijos įtampą iki tam tikros vertės. Taigi, norint išvengti koronos 110 kV įtampos linijose, laido skerspjūvis turi būti lygus ne mažesniam kaip 95 kv.mm, 150 kV - 120 kv.mm, 220 kV - 240 kv.mm.
Be to, aukštos įtampos elektros linijose naudojami antikoroniniai žiedai, kurie yra laidžios medžiagos, dažniausiai metalinės, toroidai, tvirtinami prie aukštos įtampos įrangos gnybto ar kitos techninės įrangos dalies. Koroninio žiedo vaidmuo yra paskirstyti elektrinio lauko gradientą ir sumažinti jo didžiausias reikšmes žemiau vainikinio slenksčio, tokiu būdu visiškai užkertant kelią vainiko iškrovai arba destruktyvus iškrovos poveikis bent jau perkeliamas iš vertingos įrangos į žiedą.
Koroninė iškrova praktiškai pritaikoma elektrostatiniuose dujų valytuvuose, taip pat gaminių įtrūkimams aptikti. Kopijavimo technologijoje - fotobūgnų įkrovimui ir iškrovimui bei rašalo milteliams perkelti į popierių. Be to, naudodamiesi vainiko išlydžiu, galite nustatyti slėgį kaitrinės lempos viduje (pagal vainiko dydį identiškose lempose).