Korónový výboj
Korónový výboj - ide o jav spojený s ionizáciou vzduchu v elektrickom poli s vysokou intenzitou (žiarenie plynov v nerovnomernom elektrickom poli vysokej intenzity).
Oblasti vysokého napätia sa často vytvárajú v dôsledku nehomogenity elektrického poľa, ku ktorému dochádza:
1) Pri výbere nesprávnych parametrov počas procesu návrhu;
2) V dôsledku kontaminácie vznikajúcej počas práce;
3) V dôsledku mechanického poškodenia a opotrebovania zariadenia.
Podobné polia sa vytvárajú na elektródach s veľmi veľkým zakrivením povrchu (body, tenké drôty). Keď intenzita poľa dosiahne hraničnú hodnotu pre vzduch (asi 30 kV/cm), okolo elektródy sa objaví žiara, ktorá vyzerá ako škrupina alebo korunka (odtiaľ názov). Korónový výboj sa používa na čistenie plynov od prachu a iných nečistôt (elektrický odlučovač), na diagnostiku stavu konštrukcií (umožňuje odhaliť praskliny vo výrobkoch). Výskyt korónového výboja na elektrických vedeniach je nežiaduci, pretože spôsobuje značné straty prenášanej energie. Aby sa znížilo relatívne zakrivenie elektród, používajú sa viacvodičové vedenia (3, 5 alebo viac drôtov usporiadaných špecifickým spôsobom).
Druhy koruniek a ich identifikácia
Negatívna "plameňovitá" koruna. Tento typ koróny sa zvyčajne vyskytuje na záporne nabitom vodiči, napríklad počas zápornej polvlny sieťového napätia. Tento typ koruny vyzerá ako plameň, ktorého tvar, smer a veľkosť sa neustále menia. Táto koróna je veľmi citlivá na zmeny parametrov prostredia. Jeho výskyt tiež vedie k objaveniu sa zvukového signálu s približne dvojnásobnou priemyselnou frekvenciou (napríklad 100 Hz) alebo jej násobkom.
Breakouts
K poruchám zvyčajne dochádza medzi dvoma izolovanými, ale blízko pri sebe kovovými doskami. Zvodový prúd pozdĺž podpery indukuje určité úrovne napätia medzi doskami a tým aj výboj medzi nimi. Tieto výboje sa zvyčajne ťažko lokalizujú, pretože neexistuje priame spojenie s vysokonapäťovým vedením. V kamere CoroCAM sa tieto iskriská javia ako malé, trvalé a veľmi jasné objekty. Zvuk produkovaný týmito výbojmi má vyššiu výšku ako zvuk negatívnych korón a zdá sa, že nesúvisí s frekvenciou výkonu. Iskriská zvyčajne spôsobujú veľké rádiové a televízne rušenie (napríklad vysoké RI - rádiové rušenie).
Pozitívny žeravý korónový výboj
Na kladne nabitom vodiči (napríklad pri kladnej polvlne sieťového napätia) vzniká kladný žeravý korónový výboj. Zvyčajne sa nachádza v oblastiach s ostrými rohmi. Tento typ koruny má malú veľkosť a javí sa ako žiara okolo konkrétneho miesta. Toto je relatívne slabý zdroj korónového výboja a vytvára veľmi málo počuteľného signálu.
Aká vážna je koróna/výboj z hľadiska výskytu?Rádiové rušivé napätie (RIV)?
Všeobecné poznámky:
Všetky iskriská spôsobujú vážne rádiové rušenie.
Ak je koróna úplne viditeľná voľným okom (v noci), spôsobí vážne rádiové rušenie. (Použite CoroCAM na rýchle vyhľadanie všetkých zdrojov koróny a potom sa ich pokúste vidieť voľným okom.)
Pozitívna žeravá koróna nespôsobuje významné rádiové rušenie.
Aplikácia korónového výboja
Elektrické čistenie plynu (elektrické odlučovače).
Nádoba naplnená dymom sa zrazu stane úplne priehľadnou, keď sa do nej vložia ostré kovové elektródy pripojené k elektrickému stroju a na elektródy sa uložia všetky pevné a tekuté častice. Vysvetlenie experimentu je nasledovné: akonáhle sa v drôte zapáli koróna, vzduch vo vnútri trubice sa silne ionizuje. Ióny plynu sa lepia na častice prachu a nabíjajú ich. Keďže vo vnútri trubice je silné elektrické pole, nabité prachové častice sa vplyvom poľa pohybujú k elektródam, kde sa usadzujú.
Počítadlá častíc.
Geiger-Müllerov počítač častíc pozostáva z malého kovového valca vybaveného okienkom pokrytým fóliou a tenkým kovovým drôtom natiahnutým pozdĺž osi valca a izolovaným od neho. Merač je zapojený do obvodu obsahujúceho zdroj prúdu, ktorého napätie je niekoľko tisíc voltov. Napätie sa volí podľa potreby, aby sa vo vnútri meracieho prístroja objavil korónový výboj.
Keď rýchlo sa pohybujúci elektrón vstúpi do čítača, tento ionizuje molekuly plynu vo vnútri čítača, čo spôsobí mierne zníženie napätia potrebného na zapálenie koróny. V merači dôjde k výboju a v obvode sa objaví slabý krátkodobý prúd. Na jeho detekciu sa do obvodu zavedie veľmi vysoký odpor (niekoľko megaohmov) a paralelne sa k nemu pripojí citlivý elektrometer. Zakaždým, keď rýchly elektrón zasiahne počítadlo, list elektromera sa vysunie.
Takéto čítače umožňujú registrovať nielen rýchle elektróny, ale vo všeobecnosti aj akékoľvek nabité, rýchlo sa pohybujúce častice schopné produkovať ionizáciu prostredníctvom zrážok. Moderné počítadlá ľahko detegujú vstup čo i len jednej častice do nich, a preto umožňujú úplne spoľahlivo a veľmi zreteľne overiť, že elementárne nabité častice v prírode skutočne existujú.
Bleskozvod
Odhaduje sa, že v atmosfére celej zemegule sa súčasne vyskytuje asi 1800 búrok, ktoré produkujú v priemere asi 100 bleskov za sekundu. A hoci je pravdepodobnosť zásahu bleskom do každého jednotlivca zanedbateľná, blesk napriek tomu spôsobuje veľa škody. Stačí poukázať na to, že dnes je približne polovica všetkých nehôd na veľkých elektrických vedeniach spôsobená bleskom. Preto je ochrana pred bleskom dôležitou úlohou.
Lomonosov a Franklin vysvetlili nielen elektrickú povahu blesku, ale tiež naznačili, ako by sa dal postaviť bleskozvod na ochranu pred údermi blesku. Bleskozvod je dlhý drôt, ktorého horný koniec je nabrúsený a spevnený nad najvyšším bodom chránenej budovy. Spodný koniec drôtu je spojený s kovovým plechom a plech je pochovaný v Zemi na úrovni pôdnej vody. Počas búrky sa na Zemi objavia veľké indukované náboje a na povrchu Zeme sa objaví veľké elektrické pole. Jeho napätie je v blízkosti ostrých vodičov veľmi vysoké, a preto sa na konci bleskozvodu zapáli korónový výboj. Vďaka tomu sa indukované náboje nemôžu hromadiť na budove a nedochádza k bleskom. V tých prípadoch, keď dôjde k blesku (a také prípady sú veľmi zriedkavé), zasiahne bleskozvod a náboje sa dostanú do Zeme bez toho, aby spôsobili poškodenie budovy.
V niektorých prípadoch je korónový výboj z bleskozvodu taký silný, že na hrote sa objaví jasne viditeľná žiara. Táto žiara sa niekedy objavuje v blízkosti iných špicatých predmetov, napríklad na koncoch lodných stožiarov, ostrých korunách stromov atď. Tento jav si všimli už pred niekoľkými storočiami a spôsobil poverčivú hrôzu medzi námorníkmi, ktorí nepochopili jeho pravú podstatu.
Pod vplyvom korónového výboja
Elektrostatické odlučovače sú najúčinnejšie zariadenia na čistenie plynov, pretože... prevádzkové náklady na ich údržbu sú v porovnaní s inými zberačmi prachu a popola oveľa nižšie. Elektrické odlučovače zároveň maximálne spĺňajú požiadavky na absolútne zariadenie na zachytávanie prachu.
Zariadenie na elektrické čistenie plynu obsahuje elektrický odlučovač a pohonnú jednotku. Plyn, ktorý sa má čistiť, vstupuje do elektrického odlučovača, ktorého elektródy sú napájané vysokým napätím, medzi elektródami dochádza ku korónovému výboju, v dôsledku čoho sa medzielektródový priestor naplní záporne nabitými iónmi plynu, ktoré sa vplyvom elektrické pole, prechádzajú z korónových elektród na zrážacie elektródy.
Zrážacie elektródy sa delia na doskové, rúrkové, krabicové, tyčové, kapsové, drážkované, v tvare C, v tvare tulipánu atď.
Na základe spôsobu odstraňovania prachu sa elektrostatické odlučovače delia na mokré a suché. V suchých elektrických odlučovačoch sa pretrepávanie elektród uskutočňuje pomocou metód kladivového rázu, rázového impulzu, vibračných metód atď. V mokrých elektrických odlučovačoch sa vykonáva periodické alebo kontinuálne premývanie elektród. Na základe smeru pohybu čisteného plynu sa elektrické odlučovače delia na vertikálne a horizontálne. Okrem toho môžu byť elektrostatické odlučovače jednozónové, v ktorých sa nabíjanie a sedimentácia častíc uskutočňuje v jednej zóne, a dvojzónové - v ktorých sa nabíjanie a sedimentácia vykonávajú v rôznych zónach: ionizátor a precipitátor.
Rúrkový elektrostatický odlučovač Sturtevant
Podľa princípu vytvárania korónového výboja sú dostupné elektrostatické odlučovače s pevnými bodmi korónového výboja a nepevnými bodmi korónového výboja.
Na základe typu korónových elektródových systémov možno elektrostatické odlučovače rozdeliť do dvoch hlavných skupín: s rámovými korónovými elektródami a s voľne zavesenými korónovými elektródami. Pretrepávanie zberných a korónových elektród sa vykonáva pomocou nárazu, kladivového trepania, šokovo-pulzného systému, vibračných mechanizmov, periodického a kontinuálneho premývania.
Fyzika korónového výboja je podrobne diskutovaná v knihe N.A. Kaptsova „Corona selection and its application in electric precipitators“, publikovanej v roku 1947. Fenomén elektrického výboja v plynoch je vysvetlený niekoľkými teóriami výboja. Základ prvej teórie – teórie lavín – položil Townsend v roku 1900. O 30 rokov neskôr bola ďalej rozvinutá v prácach Rogowského a ako píše N.A.Kaptsov, „doteraz slúžila ako základ pre vysvetlenie javy korónového výboja“. Druhá teória - teória plazmy s plynovým výbojom - bola vyvinutá od roku 1924 Langrumom a jeho školou, ale podľa N. A. Kaptsova priamo nesúvisí s vysvetlením fyziky korónového výboja. Tretiu teóriu – teóriu izotermickej plazmy – vypracoval v predvojnových rokoch Elenbas a ďalší holandskí fyzici.
Elektrický odlučovač RION-S
Štvrtá teória, teória streamerov, sa objavuje v Loebovom diele a bola vyvolaná „početnými pokusmi o vysvetlenie javov pozorovaných v raných štádiách bleskov a iskrových výbojov vo všeobecnosti“.
V tom istom roku 1947 vyšla ďalšia kniha N.A. Kaptsova - „Elektrické javy v plynoch a vákuu“, v ktorej vysvetlil povahu korónového výboja takto:
„Korónový výboj sa vyskytuje pri relatívne vysokých tlakoch vo všetkých prípadoch, keď je pole vo výbojovej medzere veľmi nerovnomerné v dôsledku malého polomeru zakrivenia povrchu jednej alebo oboch elektród. Počas korónového výboja dochádza k neúplnému prerušeniu plynovej výbojovej medzery, ktoré je ukončené následným prerušením iskry.
Každý vie, že existujú rôzne typy elektrických výbojov. Nie každý si ale pamätá, akí sú a čím sa od seba líšia. Skúsme na to prísť.
Začnime tým, že existujú 4 typy výbojov: žiarový, iskrový, korónový a oblúkový.
Žiarivý výboj
Zvážte dve elektródy, ktoré sú prispájkované do sklenenej trubice. Aplikujme nejaké napätie medzi elektródy. Aby sme videli iskru, musí dôjsť k poruche vzduchu. Ale pri atmosférickom tlaku toto napätie nestačí. Znížme tlak v trubici! Najprv uvidíme nezávislý výboj (ktorý bude horieť aj po vypnutí napätia) vo forme tenkého kábla. Keď sa tlak ďalej zníži, kord bude jasnejší a silnejší, až kým nenaplní celú trubicu. Ale žiara vyplní trubicu nerovnomerne. Tento výboj nazveme tlejúci.
Žiarivý výboj je teda nezávislý (to je dôležitý) výboj, ktorý sa vyskytuje v plyne pri zníženom tlaku, v ktorom jedna z elektród (katóda) emituje elektróny v dôsledku jej bombardovania kladnými iónmi v plyne. Za zmienku tiež stojí, že hrúbka šnúry závisí od tlaku * vzdialenosti medzi elektródami.
Pozývame vás, aby ste si pozreli nádherné video, ktoré jasne doplní vaše chápanie povahy tohto javu a ukáže vynikajúci experiment!
Iskrový výboj
Teraz sa pozrime na iskrový výboj. Všetko je tu jednoduchšie: má tvar blesku - teda tvar prerušovaných čiar, ktoré sa nazývajú iskrové kanály. Blesk je iskrový výboj a elektródy sú páry zem-oblak alebo dva mraky.
Dá sa získať pomocou AC aj DC zdrojov. Na rozdiel od žeravého výboja sa tiež objavuje pri tlakoch rádovo atmosférických. Prúd v tomto type výboja je zvyčajne slabší v porovnaní s doutnavým výbojom.
A mechanizmus vzniku takýchto výbojov je celkom jednoduchý: intenzita elektrického poľa je dostatočne vysoká, takže elektrón v tomto poli dokáže medzi susednými zrážkami získať určitú energiu. A táto energia stačí na ionizáciu molekúl vzduchu - napríklad dusíka a kyslíka. Potom dôjde k lavínovitému zvýšeniu počtu elektrónov - čo vytvorí iskru. Ale prečo to môžeme vidieť? Elektróny molekuly nielen ionizujú, ale ich aj excitujú (tzv. rekombinácia). Táto excitačná energia sa mení na žiarenie, ktoré môžeme pozorovať.
Ďalším zaujímavým javom je posuvný iskrový výboj. Vzniká na povrchu pevného dielektrika na rozhraní s plynom, keď je intenzita poľa medzi elektródami vyššia ako prierazná sila plynu (vzduchu). Tento výboj zanecháva na povrchu nádherné obrazce, nazývané Lichtenbergove obrazce.
Lichtenberg figúry na povrchu dosky z plexiskla
Korónový výboj
Predchádzajúce výboje sa vyskytovali v rovnomernom elektrickom poli. A ak je veľmi nehomogénny, môže sa v ňom objaviť korónový výboj. Čo je to?
Najčastejšie sa nehomogenita objaví, keď má povrch jednej z elektród veľké zakrivenie (tenký drôt, hrot). A práve okolo tejto elektródy sa objavuje charakteristická žiara, ktorá vyzerá ako mušľa alebo koruna – odtiaľ názov.
Zaujímavým faktom je, že v tomto prípade nie je potrebná prítomnosť druhej elektródy: môžu slúžiť ako okolité uzemnené predmety. Mimochodom, oheň svätého Elma, ktorý sa niekedy tvorí na koncoch matcha, je korunový výboj.
Proces tvorby tohto typu výboja je odlišný pre kladne a záporne nabité elektródy. V prípade zápornej elektródy sa žiara vytvára ako iskrový výboj: vďaka elektrickému poľu získavajú elektróny pozdĺž svojej voľnej dráhy (vzdialenosť medzi susednými zrážkami) energiu dostatočnú na ionizáciu atómov vzduchu. V tomto prípade sa však iskra nevyskytuje, pretože so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od elektródy sa intenzita poľa viac znižuje v dôsledku nehomogenity. Ale ak by sme mohli zvýšiť napätie, potom áno, dostali by sme iskrový výboj.
V prípade kladnej elektródy sa koróna môže tvoriť len na elektróde s veľkým polomerom zakrivenia. Elektrické pole na samotnej elektróde je naopak dosť slabé, takže elektróny nemôžu byť urýchlené v dôsledku intenzity poľa. Preto tu prebieha objemová ionizácia, ktorá je generovaná elektrónmi v blízkosti kladnej elektródy. Ale rovnako ako v prípade zápornej elektródy, so zvyšujúcou sa intenzitou poľa dostaneme iskrový výboj.
Oblúkový výboj
Poďme reprodukovať iskrový výboj. Ak teraz znížime vzdialenosť medzi elektródami, potom v určitom bode prestane byť výboj prerušovaný a stane sa nepretržitým. Takýto výboj sa nazýva oblúkový výboj.
Pozreli sme sa teda na 4 rôzne typy výbojov. Ako ste si určite všimli, niektoré z nich sú silne príbuzné iným typom a jeden typ môžeme získať od iného. To opäť dokazuje, že príroda je jedna a často rôzne javy sú jednoducho rôznymi aspektmi toho istého fyzikálneho javu.
Veľký oddiel bojovníkov starovekého Ríma bol na nočnej kampani. Blížila sa búrka. A zrazu sa nad čatou objavili stovky modrastých svetiel. Hroty oštepov bojovníkov sa rozsvietili. Zdalo sa, že železné oštepy vojakov horeli bez horenia!
V tých dňoch nikto nepoznal povahu úžasného javu a vojaci sa rozhodli, že takéto žiarenie na oštepoch predznamenalo ich víťazstvo. Potom sa tento jav nazval požiare Castora a Polluxa - podľa mytologických dvojčiat. A neskôr boli premenované na Elmove svetlá – podľa názvu kostola svätého Elma v Taliansku, kde sa objavili.
Takéto svetlá boli obzvlášť často pozorované na stožiaroch lodí. Rímsky filozof a spisovateľ Lucius Seneca povedal, že počas búrky „zdá sa, že hviezdy zostupujú z neba a sedia na stožiaroch lodí“. Medzi mnohými príbehmi o tom je zaujímavé svedectvo kapitána anglickej plachetnice.
Stalo sa to v roku 1695 v Stredozemnom mori neďaleko Baleárskych ostrovov počas búrky. Kapitán zo strachu pred búrkou nariadil stiahnuť plachty. A potom námorníci videli viac ako tridsať svetiel Elmo na rôznych miestach lode. Na korouhve veľkého stožiara dosahoval požiar viac ako pol metra výšky. Kapitán poslal námorníka s rozkazom, aby ho odstránil. Vstal hore a kričal, že oheň syčí ako raketa vyrobená zo surového pušného prachu. Dostal rozkaz, aby ju zložil spolu s korouhvičkou a zhodil ju. No len čo námorník odstránil korouhvičku, oheň preskočil na koniec sťažňa, odkiaľ ho už nebolo možné odstrániť.
Ešte pôsobivejší obraz sa naskytol v roku 1902 námorníkom z lode Moravia. Keď bol kapitán Simpson mimo Kapverdských ostrovov, napísal do lodného denníka: „V mori sa blýskalo celú hodinu. Oceľové laná, vrcholy stožiarov, záseky, konce nákladných ramien - všetko žiarilo. Vyzeralo to, ako keby na palubách každé štyri stopy viseli zapálené lampy a na koncoch stožiarov a dokov svietili jasné svetlá.“ Žiaru sprevádzal nezvyčajný zvuk:
„Bolo to, ako keby sa v zariadení usadili myriady cikád, alebo akoby praskavým zvukom horelo mŕtve drevo a suchá tráva...“
St. Elmo's Fire je pestrá. Prichádzajú vo forme jednotnej žiary, vo forme jednotlivých blikajúcich svetiel, bateriek. Niekedy sa tak podobajú na plamene, že sa ponáhľajú, aby ich uhasili.
Americký meteorológ Humphrey, ktorý pozoroval svetlá Elmo na svojom ranči, dosvedčuje: tento prírodný jav, ktorý „premení každého býka na monštrum s ohnivými rohmi, pôsobí dojmom niečoho nadprirodzeného“. Hovorí to človek, ktorý už zo svojej pozície nie je schopný zdanlivo prekvapiť takýmito vecami, ale musí ich prijať bez zbytočných emócií, spoliehajúc sa len na zdravý rozum.
Môžeme s istotou povedať, že aj teraz, napriek dominancii prírodovedeckého svetonázoru – ďaleko od univerzálneho – sa nájdu ľudia, ktorí, keby boli na Humphreyho pozícii, videli by v ohnivých býčích rohoch niečo, čo rozum nemôže ovládať. . O stredoveku nie je čo povedať: potom by sa tie isté rohy s najväčšou pravdepodobnosťou považovali za machinácie Satana.
Korónový výboj, elektrická koróna, typ žeravého výboja, ku ktorému dochádza, keď je v blízkosti jednej alebo oboch elektród výrazná nehomogenita elektrického poľa. Podobné polia sa vytvárajú na elektródach s veľmi veľkým zakrivením povrchu (body, tenké drôty). Počas korónového výboja sú tieto elektródy obklopené charakteristickou žiarou, nazývanou tiež koróna alebo korónová vrstva.
Nesvietivá („tmavá“) oblasť medzielektródového priestoru susediaceho s korónou sa nazýva vonkajšia zóna. Koróna sa často objavuje na vysokých špicatých predmetoch (svetlá St. Elmo), okolo drôtov elektrického vedenia atď. Korónový výboj sa môže vyskytnúť pri rôznych tlakoch plynu vo výtlačnej medzere, ale najzreteľnejšie sa prejavuje pri tlakoch nie nižších ako atmosférických.
Výskyt korónového výboja sa vysvetľuje lavínou iónov. V plyne je vždy určitý počet iónov a elektrónov, ktoré vznikajú z náhodných dôvodov. Ich počet je však taký malý, že plyn prakticky nevedie elektrinu.
Pri dostatočne vysokej intenzite poľa sa kinetická energia akumulovaná iónom v intervale medzi dvoma zrážkami môže stať dostatočnou na ionizáciu neutrálnej molekuly pri zrážke. V dôsledku toho sa vytvorí nový negatívny elektrón a kladne nabitý zvyšok - ión.
Keď sa voľný elektrón zrazí s neutrálnou molekulou, rozdelí ho na elektrón a voľný kladný ión. Elektróny pri ďalšej zrážke s neutrálnymi molekulami ich opäť rozdelia na elektróny a voľné kladné ióny atď.
Tento ionizačný proces sa nazýva nárazová ionizácia a práca, ktorú je potrebné vynaložiť na odstránenie elektrónu z atómu, sa nazýva ionizačná práca. Práca ionizácie závisí od štruktúry atómu, a preto je rozdielna pre rôzne plyny.
Elektróny a ióny vznikajúce vplyvom nárazovej ionizácie zvyšujú počet nábojov v plyne a tie sa následne vplyvom elektrického poľa dostanú do pohybu a môžu spôsobiť nárazovú ionizáciu nových atómov. Proces sa teda posilní a ionizácia v plyne rýchlo dosiahne veľmi veľkú hodnotu. Tento jav je podobný snehovej lavíne, preto sa tento proces nazýval iónová lavína.
Natiahneme kovový drôt ab s priemerom niekoľkých desatín milimetra na dve vysoké izolačné podpery a spojíme ho so záporným pólom generátora produkujúceho napätie niekoľko tisíc voltov. Druhý pól generátora vezmeme na Zem. Výsledkom je akýsi kondenzátor, ktorého platne sú drôt a steny miestnosti, ktoré samozrejme komunikujú so Zemou.
Pole v tomto kondenzátore je veľmi nehomogénne a jeho intenzita v blízkosti tenkého drôtu je veľmi vysoká. Postupným zvyšovaním napätia a pozorovaním drôtu v tme si môžete všimnúť, že pri určitom napätí sa v blízkosti drôtu objaví slabá žiara (koróna), ktorá pokrýva drôt zo všetkých strán; sprevádza ho syčivý zvuk a jemné praskanie.
Ak je medzi drôtom a zdrojom pripojený citlivý galvanometer, potom s výskytom žiary ukazuje galvanometer znateľný prúd tečúci z generátora cez drôty k drôtu a z neho vzduchom miestnosti k stenám; medzi drôtom a stenami sa prenáša iónmi vytvorenými v miestnosti v dôsledku nárazovej ionizácie.
Žiarenie vzduchu a výskyt prúdu teda naznačujú silnú ionizáciu vzduchu pod vplyvom elektrického poľa. Korónový výboj sa môže vyskytnúť nielen v blízkosti drôtu, ale aj na hrote a všeobecne v blízkosti akýchkoľvek elektród, v blízkosti ktorých sa vytvára veľmi silné nehomogénne pole.
Aplikácia korónového výboja
Elektrické čistenie plynu (elektrické odlučovače). Nádoba naplnená dymom sa zrazu stane úplne priehľadnou, keď sa do nej vložia ostré kovové elektródy pripojené k elektrickému stroju a na elektródy sa uložia všetky pevné a tekuté častice. Vysvetlenie experimentu je nasledovné: akonáhle sa v drôte zapáli koróna, vzduch vo vnútri trubice sa silne ionizuje. Ióny plynu sa lepia na častice prachu a nabíjajú ich. Keďže vo vnútri trubice je silné elektrické pole, nabité prachové častice sa vplyvom poľa pohybujú k elektródam, kde sa usadzujú.
Počítadlá častíc
Geiger-Müllerov počítač častíc pozostáva z malého kovového valca vybaveného okienkom pokrytým fóliou a tenkým kovovým drôtom natiahnutým pozdĺž osi valca a izolovaným od neho. Merač je zapojený do obvodu obsahujúceho zdroj prúdu, ktorého napätie je niekoľko tisíc voltov. Napätie sa volí podľa potreby, aby sa vo vnútri meracieho prístroja objavil korónový výboj.
Keď rýchlo sa pohybujúci elektrón vstúpi do čítača, tento ionizuje molekuly plynu vo vnútri čítača, čo spôsobí mierne zníženie napätia potrebného na zapálenie koróny. V merači dôjde k výboju a v obvode sa objaví slabý krátkodobý prúd. Na jeho detekciu sa do obvodu zavedie veľmi vysoký odpor (niekoľko megaohmov) a paralelne sa k nemu pripojí citlivý elektrometer. Zakaždým, keď rýchly elektrón zasiahne počítadlo, list elektromera sa vysunie.
Takéto čítače umožňujú registrovať nielen rýchle elektróny, ale vo všeobecnosti aj akékoľvek nabité, rýchlo sa pohybujúce častice schopné produkovať ionizáciu prostredníctvom zrážok. Moderné počítadlá ľahko detegujú vstup čo i len jednej častice do nich, a preto umožňujú úplne spoľahlivo a veľmi zreteľne overiť, že elementárne nabité častice v prírode skutočne existujú.
Bleskozvod
Odhaduje sa, že v atmosfére celej zemegule sa súčasne vyskytuje asi 1800 búrok, ktoré produkujú v priemere asi 100 bleskov za sekundu. A hoci je pravdepodobnosť zásahu bleskom do každého jednotlivca zanedbateľná, blesk napriek tomu spôsobuje veľa škody. Stačí poukázať na to, že v súčasnosti je približne polovica všetkých nehôd na veľkých elektrických vedeniach spôsobená bleskom. Preto je ochrana pred bleskom dôležitou úlohou.
Lomonosov a Franklin vysvetlili nielen elektrickú povahu blesku, ale tiež naznačili, ako by sa dal postaviť bleskozvod na ochranu pred údermi blesku. Bleskozvod je dlhý drôt, ktorého horný koniec je nabrúsený a spevnený nad najvyšším bodom chránenej budovy. Spodný koniec drôtu je spojený s kovovým plechom a plech je pochovaný v Zemi na úrovni pôdnej vody.
Počas búrky sa na Zemi objavia veľké indukované náboje a na povrchu Zeme sa objaví veľké elektrické pole. Jeho napätie je v blízkosti ostrých vodičov veľmi vysoké, a preto sa na konci bleskozvodu zapáli korónový výboj. Vďaka tomu sa indukované náboje nemôžu hromadiť na budove a nedochádza k bleskom. V tých prípadoch, keď dôjde k blesku (a také prípady sú veľmi zriedkavé), zasiahne bleskozvod a náboje sa dostanú do Zeme bez toho, aby spôsobili poškodenie budovy.
V niektorých prípadoch je korónový výboj z bleskozvodu taký silný, že na hrote sa objaví jasne viditeľná žiara. Táto žiara sa niekedy objavuje v blízkosti iných špicatých predmetov, napríklad na koncoch lodných stožiarov, ostrých korunách stromov atď. Tento jav si všimli už pred niekoľkými storočiami a spôsobil poverčivú hrôzu medzi námorníkmi, ktorí nepochopili jeho pravú podstatu.
V podmienkach ostro nehomogénnych elektromagnetických polí, na elektródach s vysokým zakrivením vonkajších povrchov, môže v niektorých situáciách začať korónový výboj - nezávislý elektrický výboj v plyne. Hrot vhodný pre daný tvarový jav môže byť: hrot, drôt, uholník, zub a pod.
Hlavnou podmienkou pre začiatok výboja je, že v blízkosti ostrého okraja elektródy musí byť relatívne vyššia intenzita elektrického poľa ako pozdĺž zvyšku dráhy medzi elektródami, čo vytvára potenciálny rozdiel. Pre vzduch za normálnych podmienok (pri atmosférickom tlaku) je hraničná hodnota elektrickej intenzity 30 kV/cm, pri tejto intenzite sa na hrote elektródy objavuje slabá žiara pripomínajúca tvar koruny. Preto sa výboj nazýva korónový výboj.
Takýto výboj je charakterizovaný ionizačnými procesmi vyskytujúcimi sa iba v blízkosti korónovej elektródy, zatiaľ čo druhá elektróda môže vyzerať celkom normálne, teda bez vytvorenia koróny. Korónové výboje možno niekedy pozorovať v prirodzených podmienkach, napríklad na vrcholkoch stromov, keď je to uľahčené rozložením prirodzeného elektrického poľa (pred búrkou alebo počas fujavice).
Proces tvorby korónového výboja prebieha nasledovne. Molekula vzduchu sa náhodne ionizuje a uvoľňuje elektrón. Elektrón zažije zrýchlenie v elektrickom poli blízko hrotu a dosiahne dostatočnú energiu na to, aby akonáhle sa na svojej ceste stretne s ďalšou molekulou, ionizuje ju tiež a elektrón opäť vyletí. Počet nabitých častíc pohybujúcich sa v elektrickom poli v blízkosti hrotu sa zvyšuje ako lavína.
Ak je ostrá korónová elektróda negatívna elektróda (katóda), v tomto prípade sa koróna bude nazývať negatívna a lavína ionizačných elektrónov sa bude pohybovať od špičky koróny smerom ku kladnej elektróde. Tvorba voľných elektrónov je podporovaná termionickou emisiou na katóde.
Keď lavína elektrónov pohybujúcich sa od hrotu dosiahne oblasť, kde sila elektrického poľa už nepostačuje na ďalšiu lavínovú ionizáciu, elektróny sa rekombinujú s neutrálnymi molekulami vzduchu a vytvoria záporné ióny, ktoré sa potom stanú nosičmi prúdu v oblasti mimo koróny. Negatívna koróna má charakteristickú rovnomernú žiaru.
V prípade, že zdrojom koróny je kladná elektróda (anóda), pohyb elektrónových lavín smeruje k hrotu a pohyb iónov smerom von z hrotu. Sekundárne fotoprocesy v blízkosti kladne nabitého hrotu prispievajú k reprodukcii elektrónov, ktoré spúšťajú lavínu. Ďaleko od hrotu, kde intenzita elektrického poľa nie je dostatočná na zabezpečenie lavínovej ionizácie, zostávajú nosičmi prúdu kladné ióny pohybujúce sa smerom k zápornej elektróde. Pozitívna koróna je charakterizovaná prúdmi, ktoré sa rozprestierajú v rôznych smeroch od špičky a pri vyššom napätí nadobúdajú prúdy vzhľad iskrových kanálov.
Koróna je možná aj na vodičoch vysokonapäťových elektrických vedení a tu tento jav vedie k stratám elektriny. Na boj proti tomuto javu sú drôty elektrického vedenia rozdelené na niekoľko kusov v závislosti od napätia na vedení, aby sa znížilo miestne napätie v blízkosti drôtov a v zásade sa zabránilo tvorbe koróny.
Keď počasie (teplota a vlhkosť) prispieva ku korónovým stratám, je vhodné znížiť sieťové napätie na určitú hodnotu. Aby sa predišlo koróne na vedeniach s napätím 110 kV, prierez vodiča sa rovná najmenej 95 mm štvorcových, pre 150 kV - 120 mm štvorcových, pre 220 kV - 240 mm štvorcových.
Okrem toho vysokonapäťové elektrické vedenia používajú antikorónové krúžky, čo sú toroidy z vodivého materiálu, zvyčajne kovu, ktoré sú pripevnené ku koncovke alebo inej hardvérovej časti vysokonapäťového zariadenia. Úlohou korónového prstenca je rozložiť gradient elektrického poľa a znížiť jeho maximálne hodnoty pod korónový prah, čím sa úplne zabráni korónovému výboju, alebo sa deštruktívne účinky výboja aspoň prenesú z cenného zariadenia na prstenec.
Korónový výboj nachádza praktické uplatnenie v elektrostatických čističkách plynov, ako aj na detekciu trhlín vo výrobkoch. V kopírovacej technike - na nabíjanie a vybíjanie fotovalcov a na prenos atramentového prášku na papier. Okrem toho pomocou korónového výboja môžete určiť tlak vo vnútri žiarovky (podľa veľkosti koróny v rovnakých žiarovkách).