\ Füüsikaõpetajale

Selle saidi materjalide kasutamisel - ja bänneri paigutamine on KOHUSTUSLIK!!!

Tunni arendamine koos ettekandega füüsikas teemal: "Elektrivool gaasides"

Valmistas ette füüsika tunni arenduse: Semenchenko Galina Vasilievna, Barnaul KGOUNPO PU -13, füüsika, astronoomia ja elektrotehnika õpetaja, e-post: [e-postiga kaitstud]

Epigraaf:

"Üleeile ei teadnud me elektrist midagi, eile ei teadnud me midagi aatomituumas sisalduvatest tohututest energiavarudest, mida me täna ei tea?"

/Louis de Broglie/

Elektrivool gaasis on positiivsete ioonide suunatud liikumine katoodile ning negatiivsete ioonide ja elektronide liikumine anoodile.

Kui positiivne ja negatiivne ioon põrkuvad, võib negatiivne ioon loovutada oma liigse elektroni positiivsele ioonile ja mõlemad ioonid muutuvad neutraalseteks aatomiteks.

Ioonide vastastikuse neutraliseerimise protsessi nimetatakse ioonide rekombinatsiooniks.

Positiivse iooni ja elektroni või kahe iooni rekombinatsioonil vabaneb teatud energia, mis on võrdne ioniseerimiseks kulutatud energiaga.

Osaliselt eraldub see valguse kujul ja seetõttu kaasneb ioonide rekombinatsiooniga luminestsents (rekombinatsiooni luminestsents).

Elektrivoolu läbimise protsessi gaasides nimetatakse gaaslahenduseks.

Hindeid on kahte tüüpi:

Sõltumatu - gaasides tekkiv tühjendus ilma kellegi abita.

Mitte isemajandav - tühjenemine, mis tekib gaasides ionisaatori abil.

Ionisaatorid on tegurid, mis põhjustavad gaasi ionisatsiooni.

Tegurid hõlmavad järgmist:

• gaasi kuumutamine kõrge temperatuurini;
• röntgenikiirgus;
• radioaktiivsest lagunemisest tulenevad kiired;
• kosmilised kiired;
• gaasimolekulide pommitamine kiiresti liikuvate elektronide või ioonidega.

Mitte-isetühjenemine

Gaasi elektrijuhtivus luuakse väliste ionisaatorite abil;

Väliste ionisaatorite tegevuse lõpetamisel katkeb mittesäästlik tühjenemine;

Mitteiseseisva gaasiheitega ei kaasne gaasi kuma.

isetühjenemine

Selle rakendamiseks on vajalik, et tühjendamise enda tulemusena tekiksid gaasis pidevalt tasuta laengud. Tasuta laengute peamiseks allikaks on gaasimolekulide löökionisatsioon.

Positiivsed ioonid, mis tekivad elektronide kokkupõrkel neutraalsete aatomitega, katoodi poole liikudes omandavad välja toimel suure kineetilise energia. Kui sellised kiired ioonid tabavad katoodi, löövad elektronid katoodi pinnalt välja.

Lisaks võib katood kõrge temperatuurini kuumutamisel elektrone emiteerida. Seda protsessi nimetatakse termoemissiooniks. Seda võib pidada elektronide aurustumiseks metallist. Paljudes tahketes ainetes toimub termiline emissioon temperatuuridel, mille juures aine enda aurustumine on veel väike. Selliseid aineid kasutatakse katoodide valmistamiseks.

Sõltumatute heitmete tüübid.

Olenevalt gaasi omadustest ja olekust, elektroodide olemusest ja asukohast, samuti elektroodidele rakendatavast pingest esineb erinevat tüüpi isetühjenemisi.

Hõõguv voolus.

Hõõglahendust täheldatakse gaasides madalal rõhul, mis on suurusjärgus mitukümmend millimeetrit elavhõbedat ja vähem.

Hõõglahenduse põhiosadeks on katoodi tumeruum, sellest järsult eemal olev negatiivne ehk helendav helk, mis läheb järk-järgult üle Faraday tumeda ruumi piirkonda. Need kolm piirkonda moodustavad tühjenemise katoodosa, millele järgneb lahenduse peamine helendav osa, mis määrab selle optilised omadused ja mida nimetatakse positiivseks kolonniks.

Piisavalt madalal rõhul läbivad positiivsete ioonide poolt katoodist välja löödud elektronid gaasi peaaegu ilma selle molekulidega kokkupõrgeteta, moodustades elektron- või katoodkiiri.

Hõõglahenduse tüüp

Generaatori tekitatud hõõglahendus

Säralahenduse rakendamine

Hõõglahendust kasutatakse gaas-valgustorudes, luminofoorlampides, pinge stabilisaatorites elektron- ja ioonkiirte saamiseks.

Kui katoodile tehakse pilu, siis läbivad selle katoodi taga olevasse ruumi kitsad ioonkiired, mida sageli nimetatakse kanalikiirteks.

Laialdaselt kasutatakse katoodpihustamise fenomeni, s.t. Katoodi pinna hävitamine seda tabavate positiivsete ioonide toimel. Katoodimaterjali ultramikroskoopilised killud lendavad igas suunas mööda sirgeid jooni ja katavad torusse paigutatud kehade (eriti dielektrikute) pinna õhukese kihiga.

Nii valmistatakse peegleid mitmele seadmele, seleeni fotoelementidele kantakse õhuke metallikiht.

Tootmises hõõgumine

Pindade koroonatöötlus

koroonaheide

Koroonalahendus tekib gaasis normaalsel rõhul väga ebahomogeenses elektriväljas (näiteks kõrgepingeliinide piikide või juhtmete läheduses).

Koroonlahenduse korral toimub gaasi ionisatsioon ja selle hõõgumine ainult koroonaelektroodide läheduses. Katoodkrooni (negatiivne koroona) korral löövad elektronid, mis põhjustavad gaasimolekulide löökionisatsiooni, katoodist välja, kui seda pommitatakse positiivsete ioonidega.

Kui anoodiks on koroona (positiivne koroona), siis elektronide sünd toimub tänu gaasi fotoioniseerumisele anoodi lähedal.

Koroona on kahjulik nähtus, millega kaasneb vooluleke ja elektrienergia kadu. Koroona vähendamiseks suurendatakse juhtmete kõverusraadiust ja muudetakse nende pind siledamaks.

Koroonalahenduse tüüp

slaid number 13

Korooneritise erijuhtum – karpaal

Suurenenud pinge korral toimub otsal olev koroonalahendus kergete joonte kujul, mis väljuvad otsast ja vahelduvad ajas. Need jooned, millel on mitmeid kõverusi ja kõverusi, moodustavad omamoodi harja, mille tulemusena nimetatakse sellist tühjendust harjaheiteks.

Kõrgepinge korral tuleb arvestada koroonalahendusega. Kui seal on väljaulatuvad osad või väga õhukesed juhtmed, võib alata koroonalahendus. Selle tagajärjeks on vooluleke. Mida kõrgem on kõrgepingeliini pinge, seda paksemad peaksid olema juhtmed.

Püha Elmo tuli

Laetud äikesepilv kutsub enda alla Maa pinnale vastupidise märgiga elektrilaenguid. Eriti suur laeng koguneb otsikutele. Seetõttu süttivad enne äikest või äikese ajal valguskoonused nagu harjad sageli kõrgelt ülestõstetud objektide punktides ja teravates nurkades. Juba iidsetest aegadest on seda kuma kutsutud Püha Elmo tuledeks.

Eriti sageli saavad selle nähtuse tunnistajateks mägironijad. Mõnikord kaunistavad väikesed helendavad tutid mitte ainult metallesemeid, vaid ka peas olevaid juukseotsi.

Püha Elmo tulekahjud enne äikesetormi ookeanis

slaid number 17

sädelahendus

Sädelahendus näeb välja heledate siksakiliste hargnevate filamentide-kanalite kujul, mis tungivad läbi tühjenduspilu ja kaovad, asendudes uutega.

Sädelahenduskanalid hakkavad kasvama mõnikord positiivselt elektroodilt, mõnikord negatiivselt ja mõnikord mõnest elektroodidevahelisest punktist.

Sädelahendusega kaasneb suure hulga soojuse eraldumine, ere gaasikuma, praksumine või äike.

Kõik need nähtused on põhjustatud elektronide ja ioonide laviinidest, mis tekivad sädemekanalites ja põhjustavad tohutu rõhu tõusu, ulatudes 107 108 Pa-ni, ja temperatuuri tõusu kuni 10 000 C-ni.

Sädelahenduse rakendamine

Väikese pikkusega tühjenduspilu korral põhjustab sädelahendus anoodi spetsiifilise hävimise, mida nimetatakse erosiooniks. Seda nähtust kasutati elektrisädeme meetodil lõikamisel, puurimisel ja muudel metallide täppistöötlusel.

Sädevahet kasutatakse elektriülekandeliinides (nt telefoniliinides) liigpingekaitsena.

Suurte potentsiaalide erinevuste mõõtmiseks kasutatakse elektrisädet, kasutades sfäärilist sädemevahet, mille elektroodideks on kaks poleeritud pinnaga metallkuuli.

Elektriline sädemasin

slaid number 21

Sädelahenduse tüüpiline näide on välk.

Peamise välgukanali läbimõõt on 10–25 cm ja välgu pikkus võib ulatuda mitme kilomeetrini. Välguimpulsi maksimaalne vool ulatub kümnete ja sadade tuhandete ampriteni.

Välk on lineaarne ja kera.

Keravälk on üksik eredalt helendav, suhteliselt stabiilne, atmosfääris vaadeldav väike mass, mis hõljub õhus ja liigub koos õhuvooludega, sisaldab oma kehas suurt energiat, kaob vaikselt või suure müraga nagu plahvatus ja lahkub. pärast selle kadumist ei mingit materjali.jäljed, välja arvatud hävitamine, mis tal õnnestus teha.

Tulekera

slaid number 23

Kuidas käituda äikese ajal?

1. Üksildaste puude, postide ja muude kõrgete kohalike objektide läheduses äikese eest varjuda ei saa, tuleb liikuda 15 meetri kaugusele.
2. Vees või vee lähedal viibimine on ohtlik.
3. Vee lähedale telki püstitada ei saa, kuna välk lööb sageli jõekallastele.
4. Ärge kunagi alahinnake välgu ohtu.
5. Kui äikesetorm tabas teid autosse, ärge väljuge sellest. Sulgege kõik uksed ja aknad ning oodake halba ilma.
6. Äikese ajal maamajas ühendage elektriseadmed võrgust lahti ja teler eraldi antennist.
7. Välk tabab põõsaid harva, vahtrat ja kaske peaaegu mitte kunagi, kõige sagedamini tamme ja papli.

kaarlahendus

Kaarlahenduse avastas V. V. Petrov 1802. aastal. See tühjenemine on üks gaaslahenduse vorme, mis toimub suure voolutiheduse ja suhteliselt madala pinge korral elektroodide vahel (suurusjärgus mitukümmend volti).

Kaarlahenduse peamine põhjus on kuuma katoodi intensiivne termoelektronide emissioon. Neid elektrone kiirendab elektriväli ja need tekitavad gaasimolekulide löökionisatsiooni, mille tõttu on elektroodide vahelise gaasivahe elektritakistus suhteliselt väike.

Mõnel juhul täheldatakse kaarlahendust ka suhteliselt madalal katoodtemperatuuril (elavhõbeda kaarlamp).

Kaarlahendus on leidnud rakendust elavhõbedalaldis, mis muundab vahelduvvoolu alalisvooluks.

Kaarlahenduse rakendamine

1876. aastal kasutas P. N. Yablochkov esmakordselt valgusallikana elektrikaare.

Kaarlahendust kasutatakse valgusallikana prožektorites ja projektorites.

Kaarlahenduse kõrge temperatuur võimaldab seda kasutada kaareahju ehitamiseks. Väga suure vooluga kaarahjusid kasutatakse paljudes tööstusharudes: terase, malmi, ferrosulamite, pronksi sulatamiseks, kaltsiumkarbiidi, lämmastikoksiidi jne tootmiseks.

1882. aastal kasutas N. N. Benardos esmakordselt metalli lõikamiseks ja keevitamiseks kaarlahendust.

1888. aastal täiustas N. G. Slavjanov seda keevitusmeetodit, asendades süsinikelektroodi metallelektroodiga.

Z väljapaistvad füüsikud, kes uurisid kaarelahendust.

Plasmarakendused

Madala temperatuuriga plasmat kasutatakse gaaslahendusega valgusallikates - valgustustorudes reklaamtekstide jaoks, luminofoorlampides. Gaaslahenduslampi kasutatakse paljudes seadmetes, näiteks gaasilaserites - kvantvalgusallikates.

Kõrge temperatuuriga plasmat kasutatakse magnetohüdrodünaamilistes generaatorites.

Hiljuti loodi uus seade, plasmapõleti. Plasmapõleti loob võimsaid tiheda madala temperatuuriga plasma jugasid, mida kasutatakse laialdaselt erinevates tehnikavaldkondades: metallide lõikamiseks ja keevitamiseks, kaevude puurimiseks kõvadesse kivimitesse jne.

Sissejuhatus.

Kaarlahenduse omadused.

1. Kaare teke.

2. Katoodipunkt. Välimus ja üksikud osad

kaarlahendus.

3. Potentsiaalijaotus ja vool-pinge

kaare tühjenemise tunnusjoon.

4. Kaarlahenduse üksikute osade temperatuur ja kiirgus.

5. Sumbutamata võnkumiste tekitamine elektri abil

trikikaar.

6. Positiivse kaarlahenduse kolonn kõrgel

ja ülikõrge rõhk.

III. Kaarlahenduse rakendamine.

1. Elektrilise töötlemise kaasaegsed meetodid.

2. Elektriline kaarkeevitus.

3. Plasmatehnoloogia.

4. Plasmakeevitus.
IV. Järeldus.

Nn elektri- (või volti) kaare kujul esineva kaarlahenduse avastas esmakordselt 1802. aastal vene teadlane, Peterburi sõjaväemeditsiini-kirurgia akadeemia füüsikaprofessor ja hiljem Peterburi akadeemik. Peterburi Teaduste Akadeemia, Vassili Vladimirovitš Petrov. Petrov kirjeldab ühes oma avaldatud raamatus oma esimesi tähelepanekuid elektrikaare kohta järgmiste sõnadega:

"Kui kaks või kolm sütt asetatakse klaasplaadile või klaasjalgadega pingile ... ja kui metallist isoleeritud juhikud ... on ühendatud tohutu aku mõlema poolusega, viige need üksteisele ühe kaugusele lähemale. kolme jooneni, siis nende vahel on väga helevalge valgus või leek, millest need söed kiiremini või aeglasemalt süttivad ja millest saab üsna selgelt valgustada pimedat rahu...".

Teekond elektrikaareni algas iidsetel aegadel. Isegi kuuendal sajandil eKr elanud Mileetose kreeklased Thales teadsid merevaigu omadust meelitada ligi kergeid esemeid – sulgi, õlgi, juukseid ja tekitada hõõrumisel isegi sädemeid. Kuni seitsmeteistkümnenda sajandini oli see ainus viis kehade elektrifitseerimiseks, millel puudus praktiline rakendus. Teadlased on sellele nähtusele otsinud seletust.

Inglise füüsik William Gilbert (1544-1603) leidis, et teistel kehadel (näiteks mäekristallil, klaasil), nagu merevaigul, on omadus pärast hõõrumist kergeid esemeid ligi tõmmata. Ta nimetas neid omadusi elektrilisteks, võttes selle termini esimest korda kasutusele (kreeka keeles merevaik-elektron).

Magdeburgi burgomeister Otto von Guericke (1602-1686) konstrueeris ühe esimese elektrimasina. See oli elektrostaatiline masin, mis kujutas endast teljele kinnitatud väävlipalli. Üks poolustest oli ... leiutaja ise. Vända keerates lendasid rahuloleva burgomasteri peopesadest kerge särinaga välja sinakad sädemed. Hiljem täiustasid Guericke'i masinat teised leiutajad. Väävlipall asendati klaasist ja ühe postina kasutati uurija peopesade asemel nahkpatju.

Suure tähtsusega oli kaheksateistkümnendal sajandil leiutatud Leydeni kondensaatorpurk, mis võimaldas koguda elektrit. See oli kilesse mähitud veega täidetud klaasnõu. Korgist läbi lastud metallvarras kasteti vette.

Ameerika teadlane Benjamin Franklin (1706-1790) tõestas, et vesi ei mängi elektrilaengute kogumisel mingit rolli, klaas-dielektrikul on see omadus.

Elektrostaatilised masinad on muutunud üsna laialt levinud, kuid ainult naljakate esemetena. Tõsi, patsiente üritati ravida elektriga, kuid raske öelda, milline oli sellise ravi füsioterapeutiline toime.

Prantsuse füüsik Charles Coulomb (1736-1806), elektrostaatika rajaja, tegi 1785. aastal kindlaks, et elektrilaengute vastasmõju jõud on võrdeline nende suurustega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga.

Kaheksateistkümnenda sajandi neljakümnendatel esitas Benjamin Franklin teooria, et on ainult ühte tüüpi elektrit - spetsiaalne elektriline aine, mis koosneb väikestest osakestest, mis võivad ainesse tungida. Kui kehas on elektrilist ainet liiga palju, on see positiivselt laetud, kui seda on puudu, on keha negatiivselt laetud. Franklin tutvustas praktikas pluss- ja miinusmärke ning termineid: kondensaator, juht, laeng.

M. V. Lomonosov (1711-1765), Leonhard Euler (1707-1783), Franz Aepinus (1724-1802) ja teised teadlased tulid välja originaalsete teooriatega elektri olemuse kohta. 18. sajandi lõpuks oli püsitasude omadusi ja käitumist piisavalt uuritud ja mingil määral selgitatud. Elektrivoolu liigutavatest laengutest aga ei teatud midagi, kuna puudus seade, mis suudaks suure hulga laenguid liikuma panna. Elektrostaatilisest masinast võetud voolud olid mõõtmiseks liiga väikesed.

1. Kui suurendate voolutugevust hõõglahenduses, vähendades välistakistust, siis suure voolutugevuse korral hakkab toruklambrite pinge langema, tühjenemine areneb kiiresti ja muutub kaareks. Enamasti tehakse üleminek järsult ja peaaegu sageli põhjustab see lühise. Välisahela takistuse valimisel on võimalik stabiliseerida tühjenemise üleminekuvormi ja jälgida teatud rõhkude juures hõõglahenduse pidevat üleminekut kaareks. Paralleelselt toru elektroodide vahelise pingelangusega toimub katoodi temperatuuri tõus ja katoodi languse järkjärguline vähenemine.

Tavalise kaare süütamise meetodi kasutamine elektroodide lahku liigutamise teel tuleneb asjaolust, et kaar põleb suhteliselt madalal, kümnete voltide pingel, samas kui hõõglahenduse süütamiseks on vaja pinget suurusjärgus kümneid kilovolte. atmosfäärirõhul. Süüteprotsess elektroodide lahku liigutamisel on seletatav elektroodide lokaalse kuumenemisega, mis on tingitud nendevahelise kehva kontakti tekkimisest vooluringi katkemise hetkel.

Kaare kujunemise küsimus vooluringi katkemisel on tehniliselt oluline mitte ainult "kasulike" kaare saamise seisukohast, vaid ka näiteks "kahjulike" kaare vastu võitlemise seisukohast koos moodustamisega. kaarekujuline, kui noalüliti avatakse. Olgu L ahela iseinduktsioon, W selle takistus ja ع emf. vooluallikas, U(I) on kaare voolu-pinge karakteristiku funktsioon. Siis peab meil olema: ع= L dI/dt+WI+U(I) (1) või

Ldl/dt=(ع-WI)-U(I)=∆ (2).

Erinevus (ع - WI) pole midagi muud kui otsese takistuse AB ordinaat (joonis 1) ja U (I) on antud I jaoks iseloomuliku kaare ordinaat. Et dI / dt oleks negatiivne, s.o. Selleks, et vool I aja jooksul tingimata väheneks ja lüliti elektroodide vahele ei tekiks stabiilset kaar, on vajalik, et

Joonis 1. Püsikaare otsetakistuse ja voolu-pinge karakteristiku suhteline asend juhtudel: a) kui kaar ei saa tekkida vooluringi katkemisel; b) kui kaar tekib punktidele P ja Q vastava voolutugevuse intervalli katkemisel.

∆ع-WI toimus.

Selleks peab tunnus kõigi oma punktidega asuma takistusjoonest kõrgemal (joonis 1, a). See lihtne järeldus ei võta arvesse vooluahela mahtuvust ja kehtib ainult alalisvoolu kohta.

Otsestakistuse lõikepunkt püsikaare voolu-pinge karakteristiku kõveraga vastab alalisvoolu tugevuse madalaimale piirile, mille juures võib vooluringi katkemisel tekkida kaar (joon. 1, b) . Nugalülitiga vahelduvvoolukaare avamisel, mis kustub igal pinge üleminekul läbi nulli, on oluline, et avamise ajal tühjenduspilus eksisteerivad tingimused ei võimaldaks kaare uut süttimist koos järgneva tõusuga. vooluallika pinges. See eeldab, et pinge kasvades oleks tühjenduspilu piisavalt deioniseeritud. Tugeva vahelduvvoolu lülitites saavutatakse tõhustatud deioniseerimine kunstlikult spetsiaalsete elektroodide sisseviimisega, mis imevad välja laetud gaasiosakesed bipolaarse difusiooni tõttu, samuti mehaanilise puhumise või tühjenemisega magnetväljaga. Kõrgepinge korral kasutatakse õlilüliteid.

2. Süsinikkatoodile kinnitatud katoodpunkt vedela elavhõbeda pinnal on pidevas kiires liikumises. Katooditäpi asukohta vedela elavhõbeda pinnal saab fikseerida elavhõbedasse sukeldatud ja sellest veidi väljaulatuva metalltihvtiga.

Anoodi ja katoodi vahelise väikese vahemaa korral mõjutab anoodi soojuskiirgus tugevalt katoodipunkti omadusi. Piisavalt suure vahemaa korral anoodi ja süsinikkatoodi vahel kalduvad katoodipunkti mõõtmed saavutama teatud konstantse piirväärtuse ning süsinikelektroodil oleva katoodipunkti pindala õhus on võrdeline voolutugevusega ja vastab atmosfäärirõhk 470 a / cm². Elavhõbedakaare jaoks on vaakumis leitud 4000 A/cm².

Rõhu langusega suureneb süsinikkatoodil oleva katoodpunkti poolt hõivatud ala konstantse voolutugevuse juures.

Katooditäpi nähtava piiri teravus on seletatav asjaoluga, et suhteliselt aeglane temperatuuri langus punkti keskpunktist kaugenedes vastab nii valguskiirguse kui ka termilise emissiooni kiirele langusele ja see on samaväärne järsu "optilised" ja "elektrilised" täpipiirid.

Kui kaar põleb õhus, teritub süsinikkatood, samas kui süsiniku anoodil, kui tühjendus ei kata kogu anoodi esiosa, moodustub ümar süvend - positiivne kaarekraater.

Katoodipunkti moodustumist selgitatakse järgmiselt. Ruumilaengute jaotus õhukeses kihis katoodil on selline, et siin nõuab tühjenemine selle säilitamiseks, mida väiksem on potentsiaalide erinevus, mida väiksem on tühjenduskanali ristlõige. Seetõttu peab katoodi tühjenemine kokku tõmbuma.

Katoodipunktiga vahetult külgneb tühjenemise osa, mida nimetatakse negatiivse katoodiharjaks või negatiivseks leegiks. Katoodiharja pikkuse kaares madalal rõhul määrab kaugus, mille üle kiired primaarsed elektronid lendavad, olles saanud oma kiirused katoodi potentsiaali languse piirkonnas.

Negatiivse pintsli ja positiivse veeru vahel on ala, mis sarnaneb helenduslahenduse Faraday tumeda ruumiga. Petrovi kaares õhus on lisaks negatiivsele harjale positiivne leek ja hulk halosid. Spektraalanalüüs näitab nendes leekides ja halodes mitmete keemiliste ühendite (tsüaniid ja lämmastikoksiidid) olemasolu.

Katkendlik (isegi alalisvooluallikate kasutamisel). See esineb gaasis tavaliselt atmosfäärirõhul. Looduslikes tingimustes täheldatakse sädelahendust välgu kujul. Väljaspool on sädelahendus heledate siksakiliste hargnevate õhukeste ribade kiir, mis tungib koheselt tühjenduspilusse, tuhmub kiiresti ja pidevalt ...

Elektrivoolu gaaside kaudu liikumise nähtused nimetatakse elektrilisteks (gaaslahendusteks). Elektrilahendusi on erinevaid vorme, mis erinevad üksteisest tühjendusvoolu suuruse, pinge, temperatuuri ja gaasirõhu poolest. Laengud võivad olla stabiilsed ja ebastabiilsed (näiteks säde). Heitmete vahel ei ole ranget kvantitatiivset piiri, üht tüüpi heide võib üle minna teise. Peamised heitetüübid: tume, hõõguv, kaar, säde, koroona. Kaarlahendus on kõrgeim heitevorm, mis erineb teistest heitevormidest oma füüsikaliste omaduste poolest. Seega on hõõglahendusel järgmised parameetrid:

• rõhk - mitu torrit (mm Hg);
• voolutihedus katoodil - (10 -3 -10 -2) A / mm 2;
• pinge - (200-300) V;
• katoodi pingelang ~ 100 V.

Kaarlahenduse füüsikalised omadused:

• rõhk kuni 1 atm. ja kõrgem;
• voolutihedus katoodil - kuni 10 8 A / mm 2;
• väikese kaare pikkus - kuni 20-30 mm;
• madal kaarepinge - (12¸50) V;
• kaarekolonni kõrge temperatuur - (5 kuni 30) 10 3 K;
• pimestav heledus (tänu laetud osakeste rekombinatsioonile valgusenergia vabanemisega);
• laetud osakeste kõrge kontsentratsioon tühjenemise katoodipiirkonnas.

See sai nimetuse "kaar" eredalt helendava väljalaskejuhtme (samba) kuju järgi, mis esimestes nõrkvoolulahendustega katsetes painutas ülespoole poolkuukujulise kaarega kuumutatud õhu tõusvate konvektiivsete voolude toimel. tühjenemise poolt. Kuigi enamikul juhtudel, näiteks vertikaalsete elektroodide vahel piiratud kinnises ruumis, ei ole sarnasel tühjenemisel kaarekujulist kuju, on säilinud selle esialgne nimi.

Kaarlahendust kasutatakse laialdaselt inseneritöös. Need on valgusallikad prožektorite ja filmiprojektsiooniseadmete jaoks spetsiaalsetes ülikõrgsurve CBD-lampides (kuni 100 atm). Kaart kasutatakse gastronites, türatronites, elavhõbedalaldis voolu alaldamiseks ja selle tugevuse reguleerimiseks jne. Elektrikaare on laialdaselt kasutatud metallurgias ja keevitustehnoloogias metallide kuumutamiseks ja sulatamiseks.

Mõiste "kaar" kehtib ainult stabiilse või kvaasistabiilse tüüpi heitmete kohta. Kaare loetakse igal juhul tekkinud tühjenemise lõplikuks vormiks, kui gaasi läbib piisavalt suur vool. Sellist tühjendust saab saada mitmel viisil: mis tahes stabiilsest väikese võimsusega tühjenemisest; ebastabiilsest sädelahendusest või kahe voolu kandva eelkontaktelektroodi vajutamisega.

Kaarlahenduse avastamise prioriteet kuulub akadeemik Vassili Vladimirovitš Petrovile – 1802. Ta rääkis võimalusest kasutada kaarlahendust metallide sulatamiseks. Seda nähtust nimetas kaareks inglane Gamfy Davy, kes Petrov V.V.-st sõltumatult uuris seda nähtust aastatel 1808-1810.

19. sajandi teise poole tehnika arengulugu on tähelepanuväärne elektri praktilise kasutamise viiside, sealhulgas metalli kuumutamise ja sulatamise viiside arengu poolest. 1981. aasta mais tähistas kogu maailm UNESCO otsusega kõige olulisemat meeldejäävat kuupäeva - Venemaa leiutaja Nikolai Nikolajevitš Benardose metallide elektrilise kaarkeevituse tööstusliku meetodi loomise 100. aastapäeva.

GOST 19521 sisaldab 35 kaarelahenduse tehnoloogilist varianti. Kaare tehnoloogiliste tunnustena määratleb standard: elektroodi tüübi, mitteväärismetallile avaldatava mõju olemuse, kasutatava voolu tüübi, välismõju olemasolu keevisõmbluse moodustumisel, elektroodide arvu ühine keevitusvoolu toide, elektroodi võnkumiste olemasolu ja suund keevisõmbluse telje suhtes, eraldiseisva toitevooluga kaare arv jne. Peatume neist olulisematel.

Keevitamine saab teostada nii kuluva kui ka mittetarbitava elektroodiga. Mittetarbiva elektroodina kasutatakse kõige sagedamini grafiiti või kõrge sulamistemperatuuriga metalle - molübdeeni, tantaal, volfram jne. Kaart saab toita vahelduv- või alalisvooluga, aga ka kombineeritud meetodil. Vahelduvvoolu korral võib sagedus olla mitte ainult 50 Hz, vaid ka suurenenud. Keevitamine võib olla otsese ja kaudse tegevuse kaar (joonis 13). Otsekaarega keevitamisel lülitatakse keevitavad osad keevitusringi, nende kuumutamine toimub tänu aktiivsele kohale jõudvate laetud osakeste energiale. Kaudkaarega keevitamisel ei kuulu keevitatavad osad keevituskontuuri, nende kuumutamine toimub soojusülekande (peamiselt kiirguse) tõttu kaarekolonnist.

Gaasi ionisatsiooni aste kaares on kuni mitu protsenti. Seda peetakse kõrgeks ionisatsiooniastmeks, sest üle 0,01% ionisatsiooniastmega on gaas plasma olekus temperatuuril üle 3000 K. Tegemist on madala temperatuuriga plasmaga.

Käsikaarega keevitamisel on voolutihedus (10-15) A / mm 2, kaitsegaasides kuluva elektroodiga keevitamisel kuni 400 A / mm 2. Need väärtused on palju väiksemad kui ülaltoodud katoodi voolutiheduse väärtus kuni 10 8 A / mm 2, kuna praktikas määrab voolutiheduse selle suhe elektroodi põikpinnaga ja kui tühjenemise füüsikaliste omaduste uurimine - voolu ja otsaelektroodi katoodielementide pindala suhte järgi. Nende rakkude pindala on palju väiksem kui elektroodi pindala ja määratakse protsessi kiire filmimise tulemuste põhjal.

Füüsikas on tavaks nimetada elektroodiks iga objekti, mille külge on vooluallikast ühendatud juht. Keevitamisel on tavaks nimetada elektroodi - traatelektroodiks ja lamedat elektroodi - tooteks. Alalisvooluga keevitamisel eristatakse otse- ja vastupidist polaarsust. Otsese polaarsusega on katood elektrood, vastupidise polaarsusega toode. Otsepolaarsusega keevitamist kasutatakse vähemal määral näiteks mittekuluva elektroodiga keevitamisel teraste inertgaasides. Kõige sagedamini toimub alalisvoolu keevitamine vastupidise polaarsusega.

Gaasifaasi koostis võib olla erinev - õhk, kaitsegaasid, metalliaurud ja voo või elektroodi katte komponendid. Gaasi rõhk - vaakumist (mitte madalam kui 50 torri) kuni mitme atmosfäärini.

Elektrilahendused on sõltumatud ega iseseisvad. Sõltumatute tühjenduste korral tekivad tühjenemise olemasoluks vajalikud laetud osakesed tühjenemises endas toimuvate protsesside tõttu. Kaar on iseseisev tühjendus. Elektrilised osakesed - elektronid ja ioonid tekivad emissiooni ja ionisatsiooni protsesside tõttu. Kaareenergiast ei piisa muud tüüpi osakeste tekkeks.

Gaaslahenduse liigid ja nende rakendamine. Plasma mõiste.

Filiaal:

Raamatupidamine ja õigus

Eriala:

Õigusteadus

Grupp:

Koostanud:

Evtikhevitš A. A.

Õpetaja:

Orlovskaja G.V.

2011. aastal
Sisu:

1. lehekülg: gaasilahendus

Gaasilahenduse rakendamine

2. lehekülg: sädelahendus

koroonaheide

3. lehekülg: Koroonalahenduse rakendamine

4. lehekülg: kaarlahendus

Lehekülg 5: Kaarlahenduse rakendamine

hõõguv heide

Lehekülg 6-7: Plasma

8. lehekülg: Kirjandus

Gaasilahendus- protsesside kogum, mis toimub elektrivoolu läbimisel gaasilises olekus ainest. Tavaliselt saab voolu liikumine võimalikuks alles pärast gaasi piisavat ioniseerimist ja plasma moodustumist. Ionisatsioon toimub elektromagnetväljas kiirendatud elektronide kokkupõrkest gaasiaatomitega. Sel juhul toimub laetud osakeste arvu laviini suurenemine, kuna ionisatsiooniprotsessis moodustuvad uued elektronid, mis pärast kiirendust hakkavad osalema ka kokkupõrgetes aatomitega, põhjustades nende ionisatsiooni. Gaaslahenduse tekkimine ja säilimine eeldab elektrivälja olemasolu, kuna plasma saab eksisteerida ainult siis, kui elektronid omandavad välisväljas piisavalt energiat aatomite ioniseerimiseks ja moodustunud ioonide arv ületab rekombineerunud ioonide arvu.

Kui gaaslahenduse olemasolu eeldab täiendavat ionisatsiooni välistest allikatest tulenevalt (näiteks ioniseerivat kiirgust kasutades), siis gaaslahendus nn. sõltuv(sellisi tühjendeid kasutatakse Geigeri loendurites).

Gaaslahenduse teostamiseks kasutatakse nii ajakonstantset kui ka vahelduvat elektrivälja.

Sõltuvalt laengukandjate moodustumise tingimustest (gaasirõhk, elektroodidele rakendatav pinge, elektroodide kuju ja temperatuur) on mitut tüüpi sõltumatuid tühjendeid: hõõguv, säde, kroon, kaar.

Gaasilahenduse rakendused

• Kaarlahendus keevitamiseks ja valgustamiseks.
• Ülikõrge sagedusega tühjendamine.
• Hõõglahendus valgusallikana luminofoorlampides ja plasmaekraanides.
• Sädelahendus sisepõlemismootorite töösegu süütamiseks.
• Koroonalahendus gaaside puhastamiseks tolmust ja muudest saasteainetest, konstruktsioonide seisukorra diagnoosimiseks.
• Plasmatronid lõikamiseks ja keevitamiseks.
• Tühjendused laserite pumpamiseks, nagu heelium-neoonlaser, lämmastiklaser, eksimerlaserid jne.

• Geigeri loenduris,
• ionisatsiooni vaakummõõturites,
• türatronites,
• krütronites,
• Geissleri torus.

sädelahendus. Kinnitame kuulelektroodid kondensaatoripangale ja alustame kondensaatorite laadimist elektrimasina abil. Kondensaatorite laadimisel suureneb elektroodide potentsiaalide erinevus ja sellest tulenevalt suureneb gaasi väljatugevus. Kuni väljatugevus on madal, pole gaasis muutusi näha. Kuid piisava väljatugevusega (umbes 30 000 V / cm) tekib elektroodide vahele elektrisäde, mis on mõlemat elektroodi ühendava eredalt hõõguva käänulise kanali kujul. Sädeme lähedal olev gaas kuumutatakse kõrge temperatuurini ja paisub ootamatult, mis põhjustab helilaineid ja kuuleme iseloomulikku särinat. Selle seadistuse kondensaatorid on lisatud, et muuta säde võimsamaks ja seega tõhusamaks.
Kirjeldatud gaasilahenduse vormi nimetatakse sädelahenduseks või gaasi sädeme purunemiseks. Kui tekib sädelahendus, kaotab gaas ootamatult, järsult oma isoleerivad omadused ja muutub heaks juhiks. Väljatugevus, mille juures tekib gaasi sädeme purunemine, on erinevate gaaside puhul erineva väärtusega ja sõltub nende olekust (rõhk, temperatuur). Elektroodidevahelise etteantud pinge korral on väljatugevus seda väiksem, mida kaugemal on elektroodid üksteisest. Seetõttu, mida suurem on elektroodide vaheline kaugus, seda suurem on nendevaheline pinge gaasi sädeme purunemise alguseks. Seda pinget nimetatakse läbilöögipingeks. Rikke esinemist selgitatakse järgmiselt. Gaasis on alati teatud hulk ioone ja elektrone, mis tulenevad juhuslikest põhjustest. Tavaliselt on nende arv aga nii väike, et gaas elektrit praktiliselt ei juhi. Suhteliselt madalatel väljatugevustel, mida kohtame gaaside mittesäästuva juhtivuse uurimisel, toimuvad elektriväljas liikuvate ioonide kokkupõrked neutraalsete gaasimolekulidega samamoodi nagu elastsete kuulide kokkupõrked. Iga kokkupõrke korral annab liikuv osake osa oma kineetilisest energiast üle puhkeosakesele ning mõlemad osakesed lendavad peale kokkupõrget lahku, kuid sisemisi muutusi neis ei toimu. Kuid piisava väljatugevuse korral võib iooni poolt kahe kokkupõrke vahel kogunenud kineetiline energia muutuda piisavaks neutraalse molekuli ioniseerimiseks kokkupõrkel. Selle tulemusena moodustub uus negatiivne elektron ja positiivselt laetud jääk, ioon. Sellist ionisatsiooniprotsessi nimetatakse löökionisatsiooniks ja tööd, mis tuleb kulutada elektronide eraldumise tekitamiseks aatomist, nimetatakse ionisatsioonitööks. Ionisatsioonitöö väärtus sõltub aatomi struktuurist ja on seetõttu erinevate gaaside puhul erinev. Löökionisatsiooni mõjul tekkivad elektronid ja ioonid suurendavad gaasi laengute arvu ning need omakorda pannakse elektrivälja toimel liikuma ja võivad tekitada uute aatomite löökionisatsiooni. Seega see protsess "tugevdab ennast" ja ionisatsioon gaasis saavutab kiiresti väga suure väärtuse. Kõik nähtused on üsna analoogsed mägedes toimuva laviiniga, mille tekkeks piisab tühisest lumetükist. Seetõttu nimetati kirjeldatud protsessi ioonilaviiniks. Ioonilaviini tekkimine on sädeme lagunemise protsess ja minimaalne pinge, mille juures ioonilaviini tekib, on läbilöögipinge. Näeme, et sädeme purunemise korral on gaasi ionisatsiooni põhjuseks aatomite ja molekulide hävimine kokkupõrgetes ioonidega. Üks sädelahenduse loomulikke esindajaid on välk - ilus ja mitte ohutu.
koroonaheide. Ioonilaviini tekkimine ei too alati kaasa sädemeid, vaid võib põhjustada ka teist tüüpi tühjenemist – koroonalahendust. Venitagem kahele kõrgele isoleerivale toele mõne kümnendiku millimeetrise läbimõõduga metalltraat AB ja ühendame mõne tuhande volti pinget andva generaatori miinuspoolusega, näiteks hea elektrimasina külge. Me viime generaatori teise pooluse Maale. Saame mingi kondensaatori, mille plaatideks on meie traat ja toa seinad, mis loomulikult suhtlevad Maaga. Selle kondensaatori väli on väga ebaühtlane ja selle intensiivsus on õhukese traadi lähedal väga kõrge. Järk-järgult pinget tõstes ja juhet pimedas jälgides võib märgata, et teadaoleva pinge juures tekib juhtme lähedusse nõrk kuma (“kroon”), mis katab juhtme igast küljest; seda saadab susisev heli ja kerge krõbin. Kui juhtme ja allika vahele on ühendatud tundlik galvanomeeter, näitab galvanomeeter hõõguva vooluga märgatavat voolu, mis läheb generaatorist mööda juhtmeid juhtmeni ja sealt läbi ruumiõhu ühendatud seinteni. generaatori teisele poolusele. AB-juhtme ja seinte vahelise õhuvoolu kannavad ioonid, mis tekivad õhus löökionisatsiooni tõttu. Seega õhu kuma ja voolu ilmumine viitavad õhu tugevale ionisatsioonile elektrivälja toimel. Koroonalahendus võib tekkida mitte ainult juhtmes, vaid ka otsas ja üldiselt kõikidel elektroodidel, mille lähedal moodustub väga tugev ebahomogeenne väli.
Koroonalahenduse rakendamine
1) Elektriline gaasipuhastus (elektrifiltrid). Suitsuga täidetud anum muutub järsku täiesti läbipaistvaks, kui sinna sisestada elektrimasinaga ühendatud teravad metallelektroodid. Klaastoru sees on kaks elektroodi: metallist silinder ja selle teljel rippuv õhuke metalltraat. Elektroodid on ühendatud elektrimasinaga. Kui suitsu (või tolmu) vool puhutakse läbi toru ja masin käivitatakse, muutub niipea, kui pinge on krooni moodustamiseks piisav, väljuv õhuvool täiesti puhtaks ja läbipaistvaks ning kõik tahked ja gaasis sisalduvad vedelad osakesed sadestuvad elektroodidele.
Kogemuse selgitus on järgmine. Niipea, kui kroon traadi lähedal süüdatakse, on toru sees olev õhk tugevalt ioniseeritud. Gaasiioonid, põrkuvad tolmuosakestega, "kleepuvad" viimaste külge ja laevad neid. Kuna toru sees toimib tugev elektriväli, liiguvad laetud osakesed välja toimel elektroodidele, kus settivad. Kirjeldatud nähtust rakendatakse praegu tehniliselt suurtes kogustes tööstusgaaside puhastamiseks tahketest ja vedelatest lisanditest.
2) Elementaarosakeste loendurid. Koroonalahendus on äärmiselt oluliste füüsikaliste seadmete töö aluseks: nn elementaarosakeste loendurid (elektronid, aga ka muud radioaktiivsete muundumiste käigus tekkivad elementaarosakesed). Ühte tüüpi loendur (Geiger-Mülleri loendur) on näidatud joonisel 1.
See koosneb väikesest metallsilindrist A, mis on varustatud aknaga, ja õhukesest metalltraadist, mis on venitatud ümber silindri telje ja on sellest isoleeritud. Loendur on ühendatud ahelaga, mis sisaldab mitme tuhande volti pingeallikat V. Pinge valitakse selliselt, et see oleks vaid veidi väiksem kui "kriitiline", st vajalik arvesti sees oleva koroonalahenduse süütamiseks. Kiiresti liikuva elektroni sisenemisel loendurisse ioniseerib viimane loenduri sees olevad gaasimolekulid, mistõttu koroona süütamiseks vajalik pinge mõnevõrra väheneb. Loenduris tekib tühjenemine ja ahelasse ilmub nõrk lühiajaline vool.
Arvestisse tekkiv vool on nii nõrk, et seda on tavalise galvanomeetriga raske tuvastada. Küll aga saab selle üsna märgatavaks teha, kui vooluringi tuuakse sisse väga suur takistus R ja sellega paralleelselt ühendada tundlik elektromeeter E. Kui ahelas tekib vool I, tekib ahela otstesse pinge U. takistus, võrdne Ohmi seadusega U = IxR. Kui valime takistuse väärtuse R väga suure (mitu miljonit oomi), kuid palju väiksema kui elektromeetri enda takistus, siis isegi väga väike vool põhjustab märgatava pinge. Seetõttu annab elektromeetri infoleht iga loenduri sees oleva kiire elektroni tabamuse korral tagasilükkamise.
Sellised loendurid võimaldavad registreerida mitte ainult kiireid elektrone, vaid üldiselt kõiki laetud, kiiresti liikuvaid osakesi, mis on võimelised kokkupõrgete abil tekitama gaasi ionisatsiooni. Kaasaegsed loendurid tuvastavad hõlpsalt isegi üksiku osakese, mis neid tabab, ning võimaldavad seega täiesti kindlalt ja väga selgelt veenduda, et elementaarosakesed looduses tõesti eksisteerivad.
kaarlahendus. 1802. aastal tegi V. V. Petrov kindlaks, et kui suure elektrolüütpatarei pooluste külge kinnitada kaks söetükki ja söed kokku puutudes need veidi eraldada, tekib söe otste ja söe otste vahele hele leek. söed ise muutuvad valgeks kuumaks. Pimestava valguse (elektrikaar) kiirgamisega. Seda nähtust jälgis seitse aastat hiljem iseseisvalt inglise keemik Davy, kes tegi ettepaneku nimetada see kaar Volta järgi "voltaiks".
Tavaliselt töötab valgustusvõrk vahelduvvooluga. Kaar põleb aga ühtlasemalt, kui seda läbib pidev vool, nii et üks selle elektroodidest on alati positiivne (anood) ja teine ​​negatiivne (katood). Elektroodide vahel on kuuma gaasi sammas, mis on hea elektrijuht. Tavalistes kaartes kiirgab see sammas palju vähem valgust kui kuumad söed. Kõrgema temperatuuriga positiivne kivisüsi põleb kiiremini kui negatiivne kivisüsi. Söe tugeva sublimatsiooni tõttu tekib sellele lohk - positiivne kraater, mis on elektroodide kuumim osa. Kraatri temperatuur õhus atmosfäärirõhul ulatub 4000 °C-ni.
Kaar võib põleda ka metallelektroodide vahel (raud, vask jne). Sel juhul elektroodid sulavad ja aurustuvad kiiresti, mis kulutab palju soojust. Seetõttu on metallelektroodi kraatri temperatuur tavaliselt madalam kui süsinikelektroodil (2000-2500 °C).
Süsinikelektroodide vahel kaare põlemisega surugaasis (umbes 20 atm) õnnestus viia positiivse kraatri temperatuur 5900 °C-ni ehk Päikese pinna temperatuurini. Sellises olukorras täheldati kivisöe sulamist.
Veelgi kõrgem temperatuur on gaaside ja aurude kolonnil, mille kaudu toimub elektrilahendus. Nende gaaside ja aurude jõuline pommitamine kaare elektrivälja poolt juhitavate elektronide ja ioonidega viib gaaside temperatuuri kolonnis 6000-7000°-ni. Seetõttu sulatatakse kaarekolonnis peaaegu kõik teadaolevad ained auruks ning tehakse võimalikuks paljud keemilised reaktsioonid, mis madalamal temperatuuril ei toimu. Pole keeruline näiteks tulekindlaid portselanpulkasid kaarleegis sulatada.
Kaarlahenduse säilitamiseks on vaja väikest pinget: kaar põleb hästi, kui selle elektroodide pinge on 40–45 V. Kaare vool on üsna märkimisväärne. Nii näiteks voolab isegi väikeses kaares umbes 5 A vool ja tööstuses kasutatavates suurtes kaares ulatub vool sadadesse ampriteni. See näitab, et kaare takistus on väike; järelikult juhib helendav gaasikolonn hästi ka elektrit.
Gaasi nii tugev ionisatsioon on võimalik ainult tänu sellele, et kaarekatood kiirgab palju elektrone, mis oma löökidega ioniseerivad tühjendusruumis gaasi. Tugeva elektronide emissiooni katoodilt tagab see, et kaarekatoodi ise kuumutatakse väga kõrgele temperatuurile (2200° kuni 3500°C olenevalt materjalist). Kui kaare süütamiseks viime söed esmalt kokku, siis väga suure takistusega kokkupuutepunktis vabaneb peaaegu kogu süsi läbiva voolu džauli soojus. Seetõttu on söe otsad väga kuumad ja sellest piisab, et nende vahelt lahku liigutades tekiks kaar. Tulevikus hoiab kaare katoodi kuumutatud olekus voolu enda poolt, mis läbib kaare. Peamist rolli selles mängib katoodi pommitamine sellele langevate positiivsete ioonidega.
Kaarlahenduse rakendamine
Kõrge temperatuuri tõttu kiirgavad kaareelektroodid pimestavat valgust ja seetõttu on elektrikaar üks parimaid valgusallikaid. See kulutab vaid umbes 0,3 vatti küünla kohta ja on oluliselt säästlikum. Kui parimad hõõglambid. Esimest korda kasutas elektrikaart valgustamiseks P. N. Yablochkov 1875. aastal ja seda nimetati "Vene valguseks" või "põhjavalguseks".
Elektrikaare kasutatakse ka metalldetailide keevitamiseks (elektrikaarkeevitus). Praegu kasutatakse elektrikaar väga laialdaselt tööstuslikes elektriahjudes. Maailmatööstuses sulatatakse umbes 90% tööriistaterasest ja peaaegu kõik eriterased elektriahjudes.
Suurt huvi pakub kvartstorus põlev elavhõbeda kaar, nn kvartslamp. Selles lambis ei toimu kaarelahendus õhus, vaid elavhõbeda aurude atmosfääris, mille jaoks sisestatakse lampi väike kogus elavhõbedat ja õhk pumbatakse välja. Elavhõbedakaare valgus on äärmiselt rikas nähtamatute ultraviolettkiirte poolest, millel on tugev keemiline ja füsioloogiline toime. Elavhõbelampe kasutatakse laialdaselt erinevate haiguste ravis ("kunstlik mägipäike"), aga ka teadusuuringutes tugeva ultraviolettkiirguse allikana.
hõõguv heide. Lisaks sädemele, koroonile ja kaarele on gaasides veel üks isetühjenemise vorm – nn hõõglahendus. Seda tüüpi tühjenemise saamiseks on mugav kasutada umbes poole meetri pikkust klaastoru, mis sisaldab kahte metallelektroodi. Ühendame elektroodid mitme tuhande voldise pingega alalisvooluallikaga (sobib elektrimasin) ja pumpame järk-järgult torust õhku välja. Atmosfäärirõhul jääb toru sees olev gaas tumedaks, kuna rakendatud mitme tuhande voldise pinge ei piisa pikast gaasivahest läbi murdmiseks. Kui aga gaasirõhk langeb piisavalt, vilgub torus helendav lahendus. Sellel on õhukese nööri kuju (õhus karmiinpunane, muudes gaasides muud värvid), mis ühendab mõlemat elektroodi. Selles olekus juhib gaasikolonn hästi elektrit.
Edasisel evakueerimisel valgusjuhe häguneb ja laieneb ning kuma täidab peaaegu kogu toru. Eristage kahte järgmist tühjenemise osa: 1) katoodiga külgnev mittevalgustav osa, mida nimetatakse tumeda katoodi ruumiks; 2) helendav gaasisammas, mis täidab ülejäänud toru kuni anoodini välja. Seda tühjenemise osa nimetatakse positiivseks veeruks.
Ja siin on, kuidas see töötab. Hõõglahenduses juhib gaas hästi elektrit, mis tähendab, et gaasis säilib kogu aeg tugev ionisatsioon. Sellisel juhul jääb katood erinevalt kaarlahendusest kogu aeg külmaks. Miks sel juhul ioonid tekivad?
Potentsiaali või pinge langus gaasisamba pikkuse sentimeetri kohta hõõglahenduses on erilahenduse eri osades väga erinev. Selgub, et peaaegu kogu potentsiaalne langus langeb pimedale ruumile. Katoodi ja sellele lähima ruumipiiri vahel esinevat potentsiaali erinevust nimetatakse katoodi potentsiaali languseks. Seda mõõdetakse sadades ja mõnel juhul tuhandetes voltides. Näib, et kogu tühjenemine eksisteerib selle katoodi langemise tõttu.
Katoodi languse tähtsus seisneb selles, et positiivsed ioonid, mis läbivad seda suurt potentsiaalide erinevust, omandavad suurema kiiruse. Kuna katoodi langemine on koondunud õhukesesse gaasikihti, siis ioonide kokkupõrkeid gaasiaatomitega peaaegu ei toimu ja seetõttu omandavad ioonid katoodi langemise piirkonda läbides väga suure kineetilise energia. Selle tulemusena löövad nad katoodiga kokku põrkudes sellest välja teatud hulga elektrone, mis hakkavad liikuma anoodi poole. Läbides pimedat ruumi, kiirendavad elektronid omakorda katoodpotentsiaali languse mõjul ning kokkupõrkes gaasiaatomitega lahenduse kaugemas osas tekitavad löökionisatsiooni. Sel juhul tekkivaid positiivseid ioone kiirendab katoodi langemine taas ja lööb katoodilt välja uued elektronid jne. Seega korratakse kõike seni, kuni elektroodidele tekib pinge.
See tähendab, et me näeme, et gaasiionisatsiooni põhjused hõõglaslahenduses on löökionisatsioon ja elektronide väljalöömine katoodilt positiivsete ioonide poolt.
Seda tühjendust kasutatakse peamiselt valgustamiseks. Kasutatav luminofoorlampides.

Sõna "plasma" (kreeka keelest "plasma" - "kaunistatud") XIX sajandi keskel. hakati kutsuma vere värvitut osa (ilma punaste ja valgete kehadeta) ja vedelikku, mis täidab elusrakke. 1929. aastal nimetasid Ameerika füüsikud Irving Langmuir (1881-1957) ja Levi Tonko (1897-1971) gaaslahendustorus olevat ioniseeritud gaasi plasmaks. Inglise füüsik William Crookes (1832-1919), kes uuris elektrilahendust harvendatud õhuga torudes, kirjutas: "Nähtused evakueeritud torudes avavad füüsikateadusele uue maailma, milles aine võib eksisteerida neljandas olekus." Iga aine muudab oma olekut sõltuvalt temperatuurist. Niisiis, vesi negatiivsel (Celsiuse) temperatuuril on tahkes olekus, vahemikus 0 kuni 100 "C - vedelas olekus, üle 100 ° C - gaasilises olekus. Kui temperatuur jätkab tõusmist, siis aatomid ja molekulid hakkavad kaotama oma elektrone - need ioniseeritakse ja gaas muutub plasmaks.Temperatuuril üle 1 000 000 ° C on plasma absoluutselt ioniseeritud - see koosneb ainult elektronidest ja positiivsetest ioonidest.Plasma on looduses kõige levinum aine olek, see moodustab umbes 99% universumi massist.Päike, enamik tähti, udukogud - see on täielikult ioniseeritud plasma Maa atmosfääri välimine osa (ionosfäär) on samuti plasma Plasmat sisaldavad kiirgusvööd asuvad veelgi kõrgemal Aurorad, välk. , sealhulgas pallid, on kõik erinevat tüüpi plasma, mida võib Maa looduslikes tingimustes jälgida Ja ainult tühine osa Universumist koosneb tahkes olekus olevast ainest – planeetidest, asteroididest ja tolmuudukogudest.Plasma all mõistetakse füüsikas gaas, mis koosneb elektriliselt laetud ja neutraalsetest osakestest, milles summaarne elektrilaeng on null, t. kvaasineutraalsuse tingimus on täidetud (seetõttu näiteks vaakumis lendav elektronkiir ei ole plasma: see kannab negatiivset laengut). PLASMA on osaliselt või täielikult ioniseeritud gaas, milles positiivsete ja negatiivsete laengute tihedus on peaaegu sama. Laboratoorsetes tingimustes tekib plasma elektrilahendus gaasis, põlemis- ja plahvatusprotsessides. Kui laserkiir teravustati objektiiviga, sähvatas fookusalas õhus säde ja sinna tekkis plasma. See äratas füüsikute seas suurt huvi. Esimesed seemneelektronid ilmuvad nende väljutamise tulemusena keskkonna aatomitest pärast mitme valguslaine footoni samaaegset neeldumist. Rubiinlaseri iga footoni energia on 1,78 eV. Lisaks saavutab footoneid neelav vaba elektron energiani 10 eV, mis on piisav ioniseerimiseks ja uue elektroni sünniks kokkupõrke käigus keskkonna aatomitega. Heide võib põleda pikka aega ja helendab pimestavalt valge valgusega, ilma tumedate prillideta on seda võimatu vaadata. Ebatavaliselt kõrge temperatuur, optilise laengu ainulaadne omadus, pakub suurepäraseid võimalusi selle kasutamiseks valgusallikana. Võimalus luua laservalgusega plasmafilament avab võimalused energia edastamiseks kaugele. Plasma laengukandjad on gaasi ionisatsiooni tulemusena tekkinud elektronid ja ioonid. Ioniseeritud aatomite arvu ja nende koguarvu suhet plasma ruumalaühiku kohta nimetatakse plasma ionisatsiooniastmeks (a). Sõltuvalt a väärtusest räägitakse nõrgalt ioniseeritud (a - protsendi murdosa), osaliselt ioniseeritud (a - paar protsenti) kuni täielikult ioniseeritud (a on 100% lähedal). Plasma moodustavate eri tüüpi osakeste keskmised kineetilised energiad võivad olla erinevad. Seetõttu ei iseloomusta plasmat üldjuhul mitte üks temperatuuri väärtus, vaid mitu - need eristavad elektronide temperatuuri Te, iooni temperatuuri Ti ja neutraalsete aatomite temperatuuri Ta. Plasma ioonitemperatuuriga Ti< 105 К называют низкотемпературной, а с Тi >106 K – kõrge temperatuur. Kõrgtemperatuuriline plasma on CTF-i (kontrollitud termotuumasünteesi) uurimise peamine objekt. Madala temperatuuriga plasmat kasutatakse gaaslahendusega valgusallikates, gaaslaserites, MHD-generaatorites jne. Plasmat kasutatakse enim valgustustehnikas - tänavaid valgustavates gaaslahenduslampides ja siseruumides kasutatavates luminofoorlampides. Ja pealegi mitmesugustes gaaslahendusseadmetes: elektrivoolu alaldid, pinge stabilisaatorid, plasmavõimendid ja mikrolainegeneraatorid, kosmiliste osakeste loendurid. Kõik nn gaasilaserid (heelium-neoon, krüptoon, süsihappegaas jne) on tegelikult plasma: neis olevad gaasisegud ioniseeritakse elektrilahendusega. Plasmale iseloomulikke omadusi omavad juhtivuselektronid metallis (kristallvõres jäigalt fikseeritud ioonid neutraliseerivad nende laengud), vabade elektronide kogum ja liikuvad "augud" (vakantsid) pooljuhtides. Seetõttu nimetatakse selliseid süsteeme tahkete ainete plasmaks.Gaasiplasma jaguneb tavaliselt madalatemperatuurilisteks - kuni 100 tuhat kraadi ja kõrge temperatuuriga - kuni 100 miljonit kraadi. On olemas madalatemperatuurilised plasmageneraatorid – plasmapõletid, mis kasutavad elektrikaare. Plasmapõleti abil saate peaaegu iga gaasi kuumutada kuni 7000-10000 kraadini sajandikute ja tuhandikutega sekundis. Plasmapõleti loomisega tekkis uus teadusvaldkond - plasmakeemia: paljud keemilised reaktsioonid kiirendatakse või kulgevad ainult plasmajoas. Plasmatroneid kasutatakse nii mäetööstuses kui ka metallide lõikamisel. Samuti on loodud plasmamootorid ja magnetohüdrodünaamilised elektrijaamad. Töötatakse välja erinevaid laetud osakeste plasmakiirenduse skeeme. Plasmafüüsika keskne ülesanne on kontrollitud termotuumasünteesi probleem. Termotuumareaktsioone nimetatakse kergete elementide (peamiselt vesiniku isotoobid - deuteerium D ja triitium T) tuumadest raskemate tuumade liitreaktsioonideks, mis toimuvad väga kõrgetel temperatuuridel (> 108 K ja üle selle) Looduslikes tingimustes toimuvad Päikesel termotuumareaktsioonid: vesiniku tuumad ühinevad üksteisega, moodustades heeliumi tuumad, samal ajal eraldub märkimisväärne kogus energiat. Vesinikpommis viidi läbi kunstlik termotuumasünteesi reaktsioon.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

Riiklik teadusuuringute Tomski Polütehniline Ülikool

Kõrgepingetehnika ja elektrofüüsika osakond

kursuse projekt

Õppeaine "Rakendusfüüsika ja plasmakeemia"

kaarlahendus

Lõpetanud 4ТМ41 rühma õpilane

Ashirbaev M.E.

Kontrollinud professor, d.f.-m.s. TEVN

Pushkarev A.I.

Tomsk, 2015

kaarlahendus katoodvool-pinge

1. Üldinfo

2. Kaarlahenduse omadused

2.1 Kaare teke

2.2 Katoodpunkt. Kaarelahenduse välimus ja eraldi osad

2.3 Potentsiaaljaotus ja voolu-pinge karakteristikud kaarelahenduse ajal

2.4 Kaarlahenduse üksikute osade temperatuur ja kiirgus

2.5 Pidevate võnkumiste tekitamine elektrikaare abil

3. Kaarlahenduse rakendamine

3.1 Elektrilise töötlemise kaasaegsed meetodid

3.2 Kaarkeevitus

3.3 Plasmatehnoloogia

3.4 Plasmakeevitus

Järeldus

Kasutatud allikate loetelu

1. Üldinfo

Nn elektrikaare kujul esineva kaarlahenduse avastas esmakordselt 1802. aastal vene teadlane, Peterburi sõjaväemeditsiini-kirurgia akadeemia füüsikaprofessor ja hiljem Peterburi teaduste akadeemia akadeemik. , Vassili Vladimirovitš Petrov. Petrov kirjeldab ühes oma avaldatud raamatus oma esimesi tähelepanekuid elektrikaare kohta järgmiste sõnadega:

"Kui kaks või kolm sütt asetatakse klaasplaadile või klaasjalgadega pingile ... ja kui metallist isoleeritud juhikud ... on ühendatud tohutu aku mõlema poolusega, viige need üksteisele ühe kaugusele lähemale. kolme jooneni, siis nende vahel on väga ere valge valgus või leek, millest need söed kiiremini või aeglasemalt süttivad ja millest saab üsna selgelt valgustada pimedat rahu...".

Teekond elektrikaareni algas iidsetel aegadel. Isegi kuuendal sajandil eKr elanud Mileetose kreeklased Thales teadsid merevaigu omadust tõmmata hõõrdumisel ligi kergeid esemeid – sulgi, õlgi, juukseid ja tekitada isegi sädemeid. Kuni seitsmeteistkümnenda sajandini oli see ainus viis kehade elektrifitseerimiseks, millel puudus praktiline rakendus. Teadlased on sellele nähtusele otsinud seletust.

Inglise füüsik William Gilbert (1544--1603) leidis, et teistel kehadel (näiteks mäekristallil, klaasil), nagu merevaigul, on omadus pärast hõõrumist kergeid esemeid ligi tõmmata. Ta nimetas neid omadusi elektrilisteks, võttes selle termini esimest korda kasutusele (kreeka keeles on merevaik elektron).

Magdeburgi burgomeister Otto von Guericke (1602-1686) konstrueeris ühe esimese elektrimasina. See oli elektrostaatiline masin, mis kujutas endast teljele kinnitatud väävlipalli. Üks poolustest oli ... leiutaja ise. Vända keerates lendasid rahuloleva burgomasteri peopesadest kerge särinaga välja sinakad sädemed. Hiljem täiustasid Guericke'i masinat teised leiutajad. Väävlipall asendati klaasist ja ühe postina kasutati uurija peopesade asemel nahkpatju.

Suure tähtsusega oli kaheksateistkümnendal sajandil leiutatud Leydeni purk - kondensaator, mis võimaldas koguda elektrit. See oli kilesse mähitud veega täidetud klaasnõu. Korgist läbi lastud metallvarras kasteti vette.

Ameerika teadlane Benjamin Franklin (1706-1790) tõestas, et vesi ei mängi elektrilaengute kogumisel mingit rolli, klaas-dielektrikul on see omadus.

Elektrostaatilised masinad on muutunud üsna laialt levinud, kuid ainult naljakate esemetena. Tõsi, patsiente üritati ravida elektriga, kuid raske öelda, milline oli sellise ravi füsioterapeutiline toime.

Prantsuse füüsik Charles Coulomb (1736-1806) - elektrostaatika rajaja - leidis 1785. aastal, et elektrilaengute vastastikmõju on võrdeline nende suurustega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga.

Kaheksateistkümnenda sajandi neljakümnendatel esitas Benjamin Franklin teooria, et on ainult ühte tüüpi elektrit - spetsiaalne elektriline aine, mis koosneb väikestest osakestest, mis võivad ainesse tungida. Kui kehas on elektrilist ainet liiga palju, on see positiivselt laetud, kui seda on puudu, on keha negatiivselt laetud. Franklin tutvustas praktikas pluss- ja miinusmärke ning termineid: kondensaator, juht, laeng.

M. V. Lomonosov (1711-1765), Leonard Euler (1707-1783), Franz Aepinus (1724-1802) ja teised teadlased tulid välja originaalsete teooriatega elektri olemuse kohta. 18. sajandi lõpuks oli püsitasude omadusi ja käitumist piisavalt uuritud ja mingil määral selgitatud. Elektrivoolust - liikuvatest laengutest ei teatud aga midagi, kuna polnud seadet, mis saaks suure hulga laenguid liikuma panna. Elektrostaatilisest masinast võetud voolud olid mõõtmiseks liiga väikesed.

2. Kaarlahenduse omadused

2.1 Kaare teke

Kui hõõglahendusel voolutugevust suurendatakse, vähendades välistakistust, siis suure voolutugevuse korral hakkab toruklambrite pinge langema, tühjenemine areneb kiiresti ja muutub kaarlahenduseks. Enamasti tehakse üleminek järsult ja peaaegu sageli põhjustab see lühise. Välisahela takistuse valimisel on võimalik stabiliseerida tühjenemise üleminekuvormi ja jälgida teatud rõhkude juures hõõglahenduse pidevat üleminekut kaareks. Paralleelselt toru elektroodide vahelise pingelangusega toimub katoodi temperatuuri tõus ja katoodi languse järkjärguline vähenemine.

Tavalise kaare süütamise meetodi kasutamine elektroodide lahku liigutamise teel tuleneb asjaolust, et kaar põleb suhteliselt madalal, kümnete voltide pingel, samas kui hõõglahenduse süütamiseks on vaja pinget suurusjärgus kümneid kilovolte. atmosfäärirõhul. Süüteprotsess elektroodide lahku liigutamisel on seletatav elektroodide lokaalse kuumenemisega, mis on tingitud nendevahelise kehva kontakti tekkimisest vooluringi katkemise hetkel. Kaare kujunemise küsimus vooluringi katkemisel on tehniliselt oluline mitte ainult "kasulike" kaare saamise seisukohast, vaid ka näiteks "kahjulike" kaare vastu võitlemise seisukohast koos moodustamisega. kaarekujuline, kui noalüliti avatakse. Olgu L ahela iseinduktsioon, W selle takistus, b emf. vooluallikas U(I) on kaare voolu-pinge karakteristiku funktsioon. Siis peaks meil olema:

b = L dI/dt+WI+U(I) (1)

Ldl/dt=(b-WI)-U(I)=? (2)

Erinevus (b - WI) pole midagi muud kui otsese takistuse AB ordinaat (joonis 1) ja U (I) on antud I jaoks iseloomuliku kaare ordinaat. Et dI / dt oleks negatiivne, s.o. Selleks, et vool I ajaga kindlasti väheneks ja lüliti elektroodide vahele ei tekiks stabiilset kaar, on vajalik, et

Riis. 1. Takistusjoone suhteline asend ja püsikaare voolu-pinge karakteristiku kõver juhtudel: a) kui kaar ei saa tekkida vooluringi katkemisel; b) kui kaar tekib punktidele P ja Q vastava voolutugevuse intervalli katkemisel.

võttis aset?<0, т. е. надо, чтобы во всех точках характеристики соблюдалось неравенство U(I)>b-wi. Selleks peab tunnus kõigi oma punktidega asuma takistusjoonest kõrgemal (joonis 1, a). See lihtne järeldus ei võta arvesse vooluahela mahtuvust ja kehtib ainult alalisvoolu kohta.

Otsestakistuse lõikepunkt püsikaare voolu-pinge karakteristiku kõveraga vastab alalisvoolu tugevuse madalaimale piirile, mille juures võib vooluringi katkemisel tekkida kaar (joon. 1, b) . Nugalülitiga vahelduvvoolukaare avamisel, mis kustub igal pinge üleminekul läbi nulli, on oluline, et avamise ajal tühjenduspilus eksisteerivad tingimused ei võimaldaks kaare uut süttimist koos järgneva tõusuga. vooluallika pinges. See nõuab, et tühjenduspilu oleks pinge kasvades piisavalt deioniseeritud. Suure vahelduvvooluga lülitites saavutatakse tõhustatud deioniseerimine kunstlikult spetsiaalsete elektroodide sisseviimisega, mis imevad bipolaarse difusiooni tõttu laetud gaasiosakesed välja, samuti mehaanilise puhumise või magnetväljaga tühjenemisega. Kõrgepinge korral kasutatakse õlilüliteid.

2.2 katoodpunkt. Kaarelahenduse välimus ja eraldi osad

Süsinikkatoodile kinnitatud katoodpunkt vedela elavhõbeda pinnal on pidevas kiires liikumises. Katooditäpi asukohta vedela elavhõbeda pinnal saab fikseerida elavhõbedasse sukeldatud ja sellest veidi väljaulatuva metalltihvtiga.

Anoodi ja katoodi vahelise väikese vahemaa korral mõjutab anoodi soojuskiirgus tugevalt katoodipunkti omadusi. Piisavalt suurel kaugusel anoodi ja süsinikkatoodi vahel kalduvad katoodipunkti mõõtmed teatud konstantsele piirväärtusele ning süsinikelektroodil oleva katoodipunkti pindala õhus on võrdeline voolutugevusega ja vastab Atmosfäärirõhk 470 A/cm² Elavhõbedakaare jaoks vaakumis 4000 a/cm.

Rõhu langusega suureneb süsinikkatoodil asuva katoodpunkti hõivatud ala konstantse voolutugevuse juures.

Katooditäpi nähtava piiri teravus on seletatav asjaoluga, et suhteliselt aeglane temperatuuri langus punkti keskpunktist kaugenedes vastab nii valguskiirguse kui ka termilise emissiooni kiirele langusele ja see on samaväärne järsu "optilised" ja "elektrilised" täpipiirid.

Kui kaar põleb õhus, teritub süsinikkatood, süsinikanoodil aga, kui tühjendus ei kata kogu anoodi esiosa, moodustub ümmargune süvend - positiivne kaarekraater.

Katoodipunkti moodustumist selgitatakse järgmiselt. Ruumilaengute jaotus õhukeses kihis katoodil on selline, et siin nõuab tühjenemine selle säilitamiseks, mida väiksem on potentsiaalide erinevus, mida väiksem on tühjenduskanali ristlõige. Seetõttu peab katoodi tühjenemine kokku tõmbuma.

Katoodipunktiga vahetult külgneb tühjenemise osa, mida nimetatakse negatiivse katoodiharjaks või negatiivseks leegiks. Katoodharja pikkuse kaares madalal rõhul määrab kaugus, mille üle kiired primaarelektronid lendavad, olles saanud oma kiirused katoodpotentsiaali languse piirkonnas.

Negatiivse pintsli ja positiivse veeru vahel on ala, mis sarnaneb helenduslahenduse Faraday tumeda ruumiga. Petrovi kaares õhus on lisaks negatiivsele harjale positiivne leek ja hulk halosid. Spektraalanalüüs näitab nendes leekides ja halodes mitmete keemiliste ühendite (tsüaniid ja lämmastikoksiidid) olemasolu.

Elektroodide horisontaalse paigutuse ja kõrge gaasirõhu korral paindub kaarelahenduse positiivne sammas tühjenemisega kuumutatud gaasi konvektsioonivoolude mõjul ülespoole. Sellest ka kaarlahenduse nimi.

2.3 Potentsiaalijaotus ja voolu-pinge karakteristikud kaarlahenduse ajal

Petrovi kaares muudab kõrge temperatuur ja kõrge rõhk võimatuks sondimeetodi kasutamise potentsiaali jaotuse mõõtmiseks.

Potentsiaalilang kaareelektroodide vahel on katoodi languse ja Uk, anoodi languse Ua ja positiivse veeru languse summa. Katoodi ja anoodi potentsiaalilanguste summa saab määrata, viies anoodi ja katoodi üksteisele lähemale, kuni positiivne sammas kaob, ja mõõtes elektroodide vahelist pinget. Madala rõhuga kaare korral saab sondi karakteristiku meetodil määrata potentsiaali väärtused kaare samba kahes punktis, arvutada selle põhjal pikisuunalise potentsiaali gradient ja seejärel arvutada nii anood- kui katoodpotentsiaali langus.

On leitud, et kaarlahendusel atmosfäärirõhul on katoodi ja anoodi tilkade summa ligikaudu sama suur kui selle gaasi või auru ionisatsioonipotentsiaal, milles tühjenemine toimub.

Petrovi kaare süsinikelektroodidega kasutamise tehnikas kasutatakse tavaliselt Ayrtoni empiirilist valemit:

U=a+bl+(c+dl)/I (3)

Siin U on elektroodide vaheline pinge, I on kaare vool, l on kaare pikkus, a, b, c ja d on neli konstanti. Iseloomulik valem (3) on seatud süsinikelektroodide vahelise kaare jaoks õhus. l all mõeldakse kaugust katoodi ja positiivse kraatri servade kaudu tõmmatud tasapinna vahel.

Kirjutame valemi (4) vormi ümber

U=a+c/I+l(b+d/I). (4)

Punktis (4) vastavad tegurit l sisaldavad terminid positiivse veeru potentsiaali langusele; kaks esimest liiget on katoodi ja anoodi languse Uk+Ua summa. Punktis (3) olevad konstandid sõltuvad õhurõhust ja elektroodide jahutustingimustest ning järelikult söe suurusest ja kujust.

Kaarlahenduse korral metalliauruga (näiteks elavhõbedaga) täidetud tühjendatud anumas sõltub aururõhk anuma kõige külmemate osade temperatuurist ja seetõttu sõltub karakteristiku käitumine tugevalt jahutusest. kogu toru tingimused.

Kaarlahenduse dünaamiline karakteristik on väga erinev staatilisest. Dünaamilise karakteristiku tüüp sõltub kaarerežiimi muutumise kiirusest. Praktiliselt kõige huvitavam kaare omadus, kui see töötab vahelduvvooluga. Voolu ja pinge samaaegne ostsillograafia annab pildi, mis on näidatud joonisel 2. Nendest kõveratest tõmmatud kaare karakteristik kogu perioodi kohta on joonisel 2 näidatud kujul. Punktiirjoon näitab pinge käitumist tühjenemise puudumisel.

Riis. 2. Madalsagedusliku vahelduvvoolu kaarelahenduse voolu ja pinge ostsillogramm. Punktid A, B, C jne. vastavad samade tähtedega tähistatud punktidele

Katood, mis ei ole veel jõudnud maha jahtuda pärast voolu eelmisel pooltsüklil toimunud tühjenemist, juba pooltsükli algusest, kui väline emf. läbib nulli, kiirgab elektrone. Punktist O punkti A vastab karakteristik mitteiseseisvale tühjenemisele, mille allikaks on katoodi poolt kiiratavad elektronid. Punktis A süüdatakse kaar. Pärast punkti A suureneb tühjendusvool kiiresti. Välisahela takistuse korral kaareelektroodide vaheline pinge langeb, kuigi emf. vooluallikas (katkendjoon joonisel 3), mis kulgeb läbi sinusoidi, suureneb veelgi. Välisest allikast tarnitava pinge ja voolu vähenemisega hakkab tühjendusvool vähenema.

Kaare voolu vähenemisel võib selle elektroodide vaheline pinge sõltuvalt välistakistusest taas tõusta, kuid osa BC-karakteristikust joonisel 3 võib olla ka horisontaalne või vastupidise kaldega. Punktis C kaar kustub.

Pärast punkti C väheneb mitteiseseisev tühjendusvool nullini koos elektroodidevahelise pinge vähenemisega.

Pärast seda, kui pinge läbib nulli, hakkab endine anood täitma katoodi rolli ja pilt kordub voolu ja pinge vastupidiste märkidega.

Dünaamilise karakteristiku tüüpi mõjutavad kõik tingimused, mis määravad kaare režiimi: elektroodide vaheline kaugus, välistakistuse väärtus, välisahela iseinduktsioon ja mahtuvus, kaare toiteallika vahelduvvoolu sagedus jne. .

Kui alalisvooluga toidetava kaare elektroodidele rakendatakse kaaret toitava alalisvoolu pingest väiksema amplituudiga vahelduvpinget, on karakteristikul staatilist karakteristikku katva suletud ahela kuju. päike kahest küljest. Vahelduvvoolu sageduse suurenemisega selle ahela telg pöörleb, silmus ise lameneb ja lõpuks kipub võtma sirgjoonelise segmendi OA läbides alguspunkti (joon. 3).

Riis. 3. Muutused dünaamilises reaktsioonis alalisvoolule peale kantud vahelduvvoolu suurenenud sagedusel

Väga madala sagedusega muutub dünaamilise karakteristiku ahel VS-i staatilise karakteristiku segmendiks, kuna tühjenemise kõigil siseparameetritel, eriti ioonide ja elektronide kontsentratsioonil, on karakteristiku igas punktis aeg. võtta väärtused, mis vastavad statsionaarsele tühjenemisele antud U ja I jaoks. Vastupidi, väga kiire muutuse ja tühjenemise parameetrite korral ei ole aega üldse muutuda, seetõttu osutub ma proportsionaalseks ja, mis vastab sirge OA, mis läbib koordinaatide alguspunkti. Seega muutub vahelduvvoolu sageduse suurenemisega iseloomulik silmus (joonis 3) kõigis selle punktides suurenema.

Seoses gaasi täieliku ioniseerimise võimalusega kaarelahenduses tekib küsimus kaare purunemisest madala gaasirõhu ja väga suurte voolude korral. Kaare purunemise nähtuses mängib olulist rolli gaasi tiheduse oluline vähenemine elektroforeesi ja ioonide seintesse imemise tõttu, eriti kohtades, kus tühjenduspilu on väga kitsas. Praktikas toob see kaasa vajaduse vältida liigset kitsenemist väga suure voolu jaoks mõeldud elavhõbedalaldi ehitamisel.

Elektrikud, kes tegelesid esmalt elektrikaarega, püüdsid Ohmi seadust rakendada ka sel juhul. Ohmi seaduse järgi arvutamise tulemuste saamiseks, mis on kooskõlas tegelikkusega, pidid nad kasutusele võtma kaare vastupidise elektromotoorjõu kontseptsiooni. Analoogiliselt galvaaniliste elementide nähtustega on selle emf eeldatav välimus. nimetatakse kaare polarisatsiooniks. Tagumise emfi küsimus. Vene teadlaste D. A. Lachinovi ja V. F. Mitkevitši tööd on pühendatud kaarele. Gaasi elektrilahenduste ideede edasiarendamine näitas, et selline küsimuse püstitus on puhtalt formaalne ja seda saab edukalt asendada langeva kaare karakteristiku ideega. Selle vaatenurga paikapidavust kinnitab kõigi katsete ebaõnnestumine, mis katseliselt otse tuvastada tagumist emf-i. elektrikaar.

2.4 Kaarlahenduse üksikute osade temperatuur ja kiirgus

Süsinikelektroodide vahelise õhukaare korral on ülekaalus hõõgelektroodide, peamiselt positiivse kraatri kiirgus. Anoodkiirgusel, nagu ka tahke keha kiirgusel, on pidev spekter. Selle intensiivsuse määrab anoodi temperatuur. Viimane on mis tahes materjalist valmistatud anoodiga atmosfääriõhus kaare iseloomulik väärtus, kuna anoodi temperatuur ei sõltu voolutugevusest ja selle määrab ainult anoodi materjali sulamis- või sublimatsioonitemperatuur. Sulamis- või sublimatsioonitemperatuur sõltub rõhust, mille all sulav või sublimeeriv keha asub. Seetõttu sõltub anoodi temperatuur ja seega ka positiivse kraatri kiirguse intensiivsus rõhust, mille juures kaar põleb. Sellega seoses on teada klassikalised katsed rõhu all oleva süsinikkaarega, mis viisid väga kõrgete temperatuurideni.

Positiivse kraatri temperatuuri muutus rõhuga on antud joonisel 4 oleva kõveraga. Sellel joonisel on sirgjoon, millele on asetatud punktid rõhkude jaoks alates 1 atm. ja kõrgem kinnitab eeldust, et positiivse kraatri temperatuuri määrab anoodi materjali sulamis- või sublimatsioonitemperatuur, kuna sel juhul peaks ln vahel olema lineaarne seos. R ja 1/T. Lineaarsest sõltuvusest kõrvalekaldumine madalamate rõhkude korral on seletatav asjaoluga, et rõhul alla 1 atm. anoodil eralduv soojushulk ei ole piisav anoodi soojendamiseks sulamis- või sublimatsioonitemperatuurini.

Riis. 4. Elektrikaare süsinikanoodi temperatuuri muutus õhus koos rõhu muutumisega. Skaala piki y-telge on logaritmiline

Petrovi kaare katoodtäpi temperatuur on alati mitusada kraadi madalam kui positiivse kraatri temperatuur. Kaarnööri kõrgeid temperatuure ei saa määrata termovaiba ega bolomeetriga. Praegu kasutatakse kaare temperatuuri määramiseks spektraalseid meetodeid. Suurte voolude korral võib gaasi temperatuur Petrovi kaares olla kõrgem kui anoodi temperatuur ja ulatub 6000 ° K. Sellised kõrged gaasitemperatuurid on iseloomulikud kõikidele atmosfäärirõhul kaare tühjenemise juhtudele. Väga kõrgete rõhkude (kümnete ja sadade atmosfääride) korral ulatub juhtmega positiivse kaarekolonni keskmistes osades temperatuur 10 000 ° K. Kaarlahendusel madalal rõhul on gaasi temperatuur positiivses kolonnis samas järjestuses nagu hõõgumise positiivses veerus.

Positiivse kaarekraatri temperatuur on kõrgem kui katoodi temperatuur, kuna anoodil kannavad kogu voolu anoodi pommitavad ja kuumutavad elektronid. Elektronid loovutavad anoodile mitte ainult kogu anoodi langemise piirkonnas omandatud kineetilise energia, vaid ka tööfunktsiooni (elektronide varjatud aurustumissoojus). Vastupidi, väike arv positiivseid ioone tabab katoodi ja pommitab ja soojendab seda võrreldes elektronide arvuga, mis tabavad anoodi sama voolutugevusega. Ülejäänud voolu katoodil juhivad elektronid, mis vabanemisel korpuses

termokaar, katoodi soojusenergia kulutatakse tööfunktsioonile.

2.5 Pidevate võnkumiste tekitamine elektrikaare abil

Tänu sellele, et kaarel on langemiskarakteristikud, saab seda kasutada pidevate võnkumiste generaatorina. Sellise kaaregeneraatori skeem on näidatud joonisel fig. 5. Selle skeemi võnkumiste tekitamise tingimused saab tuletada statsionaarse tühjenemise stabiilsuse tingimuste arvessevõtmisest välisahela antud parameetrite puhul. Olgu tühjenemist varustava alalisvooluallika elektromotoorjõud (joonis 5) võrdne b-ga, toru U elektroodide vaheline pinge, tühjendustoru läbiva statsionaarse voolu tugevus selles režiimis võrdub I-ga, toru katoodanoodi mahtuvus pluss kõigi toitejuhtmete mahtuvus C, iseinduktsioon ahelas L, takistus, mille kaudu vooluallikast toidetakse, R.

Riis. 5. Kaare generaatori skemaatiline diagramm.

Alalisvoolu püsiolekurežiimis on meil:

b= Uo+IR (5)

Oletame, et seda statsionaarset režiimi rikutakse. Tühjendusvool igal ajahetkel on ma+ i, kus i- väike väärtus ja elektroodide potentsiaalide erinevus on võrdne U-ga. Võtame kasutusele tähise U?=dU/dI (dU/d i)i=0 on võrdne voolu-pinge karakteristiku puutuja kalde puutujaga algselt valitud režiimile (vool I) vastavas tööpunktis. Vaatame, kuidas see muutub i. Kui a i suureneb, siis on see tühjendusrežiim ebastabiilne; kui vastupidi, i väheneb lõpmatult, siis on tühjendusrežiim stabiilne.

Pöördume vaadeldava tühjenduspilu U= voolu-pinge karakteristiku juurde f(ma+i) - vool voolab läbi toru ma+i ja suutlikkust Koos laadimine (või tühjendamine). Mahtuvuse potentsiaalne erinevus Koos on sel juhul tasakaalustatud mitte ainult tühjenduspilu pingega, vaid ka emf-iga. vooluahela iseinduktsioon. Las olla ma+i2--takistust R läbiv koguvool. Tähistage mahtuvust C läbivat voolu i1; potentsiaali erinevuse hetkeväärtus mahtuvusel C-- kuni U1. Kaarelektroodide potentsiaalide erinevus on U0+ iU".

Kommersant=U1+(i+I2)R, (6)

U1-U0 \u003d U "i + Ldi / dt, (7)

i2= i1+ i. (8)

Lisalaeng Q mahtuvusel C võrreldes statsionaarse režiimiga:

Q=?i 1 dt=(U1-U 0)C. (üheksa)

Lahutades (5) punktist (6), leiame:

U 1 - U 0 =- i 2 R (10)

Avaldised (7), (8) ja (10) annavad:

U "i + Ldi / dt \u003d -R (i + i 1 ) . (11)

Avaldised (7) ja (9) annavad:

1/C?i 1 dt= U"i+ ldi/ dt. (12)

Diferentseerides (12) t suhtes ja sisestades tulemuse (11) leiame:

U "i + Ldi / dt = -iR-RCU" di / dt-RLCdІi / dtІ. (13)

dІi/dtІ +(1/CR+U"/L)di/dt + 1/LC(U"/R+1)i=0 (14)

Valem (14) on diferentsiaalvõrrand, mis järgib lisavoolu i.

Nagu teada, on võrrandi (14) täielik integraal järgmine:

i=A1e^r1t+A2e^r2t, (15)

kus r1 ja r2 on valemiga määratletud tunnusvõrrandi juured

r=-1/2(1/CR+ U"/ L)+ v 1/4(1/ CR+ U"/ L)І-1/LC(U"/ R+1) . (16)

Kui radikaali väärtus punktis (16) on suurem kui null, siis r1 ja r2 on mõlemad reaalsed, i muutub aperioodiliselt vastavalt eksponentsiaalseadusele ja lahendus (15) vastab voolu perioodilisele muutusele. Selleks, et vaadeldavas ahelas tekiksid vooluvõnked, peavad r 1 ja r 2 olema komplekssuurused, st et

1/LC(U"/R+1)>1/4 (1/CR+U"/L)І (17)

Sel juhul saab (15) esitada kui

i=A 1 e -dt+jшt+ A 2 e -dt-jшt, (18)

d=1/2(1/CR+U"/L); i= v-1.

Kell d < 0 колебания, возникшие в рассматриваемой цепи, будут раскачиваться. При d> 0, lagunevad need kiiresti ja alalisvoolu tühjenemine on stabiilne.

Seega selleks, et vaadeldavas skeemis saaks lõpuks kindlaks teha summutamata võnkumised, on vajalik, et

(1/ CR+ U"/ L)<0. (19)

Kuna Р, L ja С on oma olemuselt positiivsed väärtused, saab ebavõrdsust (19) jälgida ainult tingimusel:

dU/di=U"<0. (20)

Sellest järeldame, et vaadeldavas ahelas võivad võnkumised tekkida ainult tühjenemise voolu-pinge karakteristikute langemisel.

Tingimuste uurimine, mille korral r1 ja r2 on tegelikud ja mõlemad on nullist väiksemad, viib alalisvoolulahenduse stabiilsuse tingimusteni: Tingimused (21) ja (22) on üldtingimused. Konstantse pingega toiteallika tühjenemise stabiilsus.

(1/ CR+ U"/ L)>0 ja (21)

U"/ R+1>0 . (22)

(21) järeldub, et suureneva voolu-pinge karakteristiku korral on tühjenemine alati stabiilne. Kombineerides selle nõude tingimusega (22), leiame, et kahaneva karakteristiku korral saab tühjendus olla stabiilne ainult siis, kui

|U"|

Rakendades selle lõigu valemeid vahetult kaare abil võnkumiste tekitamise küsimusele, tuleb dünaamilise karakteristiku tõusva ja kahaneva haru põhjal konstrueeritud "keskmisest karakteristrist" võtta U.

Petrovi kaare voolutugevuse perioodilise muutumisega muutuvad gaasi temperatuur ja tihedus ning aerodünaamiliste voolude kiirused. Sobiva režiimi valimisel toovad need muutused kaasa välisõhus akustiliste võnkumiste ilmnemise. Tulemuseks on nn laulukaar, mis taasesitab puhtaid muusikalisi toone.

3 . Kaarlahenduse rakendamine

3.1 Elektrilise töötlemise kaasaegsed meetodid

Kaasaegsete tehnoloogiliste protsesside hulgas on üks levinumaid elektrikeevitus. Keevitamine võimaldab keevitada, jootma, liimida, pihustada mitte ainult metalle, vaid ka plastikut, keraamikat ja isegi klaasi. Selle meetodi kasutusvõimalused on tõeliselt tohutud – alates võimsate kraanade tootmisest, metallkonstruktsioonide ehitamisest, tuuma- ja muude elektrijaamade seadmete valmistamisest, suure tonnaažiga laevade ehitamisest, tuumajäälõhkujatest kuni parimate mikroskeemide ja erinevate majapidamisseadmete valmistamiseni. tooted. Paljudes tööstusharudes on keevitamise kasutuselevõtt kaasa toonud põhjalikud muutused tehnoloogias. Niisiis oli tõeline revolutsioon laevaehituses suurtest keevitatud sektsioonidest laevade in-line ehitamise arendamine. Paljud riigi laevatehased ehitavad praegu suure võimsusega täiskeevitatud tankereid. Elektrikeevitus võimaldas lahendada põhjapoolsetes tingimustes 100-120 atmosfääri rõhul töötama kavandatud gaasijuhtmete loomise probleeme. Elektrikeevituse Instituudi töötajad. E. O. Paton pakkus välja originaalse meetodi selliste gaasitorustike jaoks mõeldud keevitustehnoloogial põhinevate torude valmistamiseks.

Sellistest kuni 40 millimeetri paksuste seintega torudest monteeritakse väga töökindlad gaasijuhtmed, mis läbivad kontinente.

Nõukogude teadlased ja spetsialistid andsid suure panuse elektrikeevituse arendamisse. Jätkates ja loovalt arendades oma suurte eelkäijate pärandit - V. V. Petrov, N. N. Benardos, N. G. Slavyanov, nad lõid keevitustehnoloogia teoreetiliste aluste teaduse, töötasid välja mitmeid uusi tehnoloogilisi protsesse. Akadeemikute E. O. Patoni, V. P. Vologdini, K. K. Khrenovi, N. N. Rykalini jt nimed teavad kogu maailm.

Praegu kasutatakse laialdaselt elektrikaare, elektriräbu ja plasmakaarkeevitust.

3.2 Kaarkeevitus

Kaarkeevitus. Lihtsaim viis on käsitsi kaarkeevitus. Vooluallika ühe pooluse külge ühendatakse painduva traadiga hoidik, teise külge aga keevitatav detail. Hoidjasse sisestatakse süsinik- või metallelektrood. Elektroodi lühikese toote puudutamisega süttib kaar, mis sulatab mitteväärismetalli ja elektroodi varda, moodustades keevisvanni, mis tahkumisel annab keevisõmbluse.

Käsikaarkeevitus nõuab kõrge kvalifikatsiooniga töötajat ja seda iseloomustavad mitte kõige paremad töötingimused, kuid sellega saab keevitada detaile igas ruumilises asendis, mis on eriti oluline metallkonstruktsioonide paigaldamisel. Käsikeevituse tootlikkus on suhteliselt madal ja sõltub suurel määral sellisest lihtsast detailist nagu elektroodihoidja. Ja nüüd, nagu sada aastat tagasi, jätkuvad parima disaini otsingud. Lihtsate ja töökindlate elektroodihoidjate seeria valmistasid Leningradi uuendajad M.E. Vasiliev ja V.S. Shumsky.

Kaarkeevitusel on suur tähtsus keevismetalli kaitsmisel õhu hapniku ja lämmastiku eest. Aktiivselt sulametalliga suhtlemisel moodustavad õhuhapnik ja lämmastik oksiide ja nitriide, mis vähendavad keevisliite tugevust ja elastsust.

Keevituskoha kaitsmiseks on kaks võimalust: erinevate ainete sisestamine elektroodi materjali ja elektroodi kattesse (sisekaitse) ning inertgaaside ja vingugaasi viimine keevitustsooni, keevituskoha katmine räbustitega (väliskaitse).

1932. aastal viidi Moskva Raudteeinseneride Elektromehaanilises Instituudis akadeemik K. K. Khrenovi juhtimisel esmakordselt maailmas läbi veealune elektrikaarkeevitus. Kuid juba 1856. aastal viis L. I. Shpakovsky esimest korda läbi katse kaarega vette kastetud vaskelektroodide sulatamiseks. Veealuse kaare saanud D. A. Lachinovi nõuandel tegi N. N. Benardos 1887. aastal metalli veealuse lõikamise. Kulus 45 aastat, enne kui esimene kogemus sai teadusliku põhjenduse ja muutus meetodiks.

Ja 16. oktoobril 1969 puhkes esimest korda kosmosesse elektrikaar. Siin on, kuidas seda silmapaistvat sündmust kajastati ajalehes Izvestija; "Kosmoselaeva Sojuz-6 meeskond, kuhu kuulusid kolonelleitnant G. S. Shonin ja pardainsener V. N. Kubasov, tegi kosmoses keevitamise katseid. Nende katsete eesmärk oli välja selgitada erinevate metallide keevitamise tunnused kosmoses. Ükshaaval viidi läbi mitut tüüpi automaatkeevitust. Ja edasi: "Teostatud eksperiment on ainulaadne ning omab suurt tähtsust teaduse ja tehnoloogia jaoks kosmose keevitamise ja paigaldustööde tehnoloogia arendamisel."

3.3 Plasmatehnoloogia

See tehnoloogia põhineb kõrge temperatuuriga kaare kasutamisel. See hõlmab plasma keevitamist, lõikamist, pinnatöötlust ja plasmatöötlust.

Kuidas kaare jõudlust parandada? Selleks on vaja saada suurema energiakontsentratsiooniga kaar, st kaar peab olema fokuseeritud. See saavutati aastatel 1957-1958, mil Metallurgia Instituudis. A. A. Baikov lõi seadmed plasmakaare lõikamiseks.

Kuidas kaare temperatuuri tõsta? Tõenäoliselt samamoodi nagu vee- või õhujoa rõhku tõsta, juhtides seda läbi kitsa kanali.

Läbides põleti otsiku kitsast kanalit, surutakse kaar gaasijoa (neutraalne, hapnikku sisaldav) või gaaside seguga kokku ja tõmmatakse õhukeseks joaks. Samal ajal muutuvad selle omadused dramaatiliselt: kaarelahenduse temperatuur ulatub 50 000 kraadini, erivõimsus ulatub 500 või enama kilovatini ruutsentimeetri kohta. Plasma ionisatsioon gaasikolonnis on nii suur, et selle elektrijuhtivus osutub peaaegu samasuguseks kui metallidel.

Kokkusurutud kaare nimetatakse plasmakaareks. Tema abiga tehakse plasmakeevitust, lõikamist, suunamist, pihustamist jne Plasmakaare saamiseks on loodud spetsiaalsed generaatorid - plasmapõletid.

Plasmakaar, nagu tavaline, võib olla otsese ja kaudse toimega. Otsese toime kaar sulgub tootele, kaudne toime - teisele elektroodile, milleks on otsik. Teisel juhul ei välju düüsist mitte kaar, vaid plasmajoa, mis tekib kaare poolt kuumutamisel ja sellele järgneval plasmat moodustava gaasi ioniseerimisel. Plasmajoa kasutatakse peamiselt plasmapihustamiseks ja mittejuhtivate materjalide töötlemiseks. Kaart ümbritsev gaas täidab ka soojuskaitse funktsiooni. Plasmapõleti suurimat koormust kannab otsik. Mida suurem on selle kuumakindlus, seda suurema voolu saab kaudses plasmapõletis. Plasma gaasi väliskihil on suhteliselt madal temperatuur, seega kaitseb see düüsi hävimise eest.

Plasmat moodustava gaasi temperatuuri märkimisväärne tõus otsese toimega plasmapõletites võib põhjustada elektrikatkestusi ja topeltkaare tekkimist – katoodi ja düüsi ning düüsi ja toote vahel. Sellisel juhul düüs tavaliselt ebaõnnestub.

3.4 Plasmakeevitus

Plasmatõrvikuid on kahe kujundusega. Mõnes konstruktsioonis tarnitakse gaasi piki kaaret ja saavutatakse hea kokkusurumine. Teiste konstruktsioonide puhul ümbritseb gaas kaare spiraalina, tänu millele on võimalik saavutada düüsikanalis stabiilne kaar ja tagada düüsi usaldusväärne kaitse seinalähedase gaasikihiga.

Otsese toimega plasmapõletites kaar koheselt ei sütti, kuna õhupilu katoodi ja toote vahel on liiga suur. Esiteks ergastatakse katoodi ja düüsi vahele nn töö- ehk abikaar. See areneb sädelahendusest, mis tekib ostsillaatori tekitatud kõrgsagedusliku pinge toimel. Gaasivool puhub välja töökaare, see puudutab töödeldavat metalli ja seejärel süttib põhikaar. Pärast seda lülitatakse ostsillaator välja ja pilootkaar kustub. Kui seda ei juhtu, võib tekkida topeltkaar. Plasma keevitamise keevitustsoon, nagu ka selle teistes tüüpides, on kaitstud ümbritseva õhu mõju eest. Selleks juhitakse spetsiaalsesse otsikusse lisaks plasmat moodustavale gaasile ka kaitsegaas: argoon või odavam ja levinum süsihappegaas. Süsinikdioksiidi kasutatakse sageli mitte ainult kaitseks, vaid ka plasma moodustamiseks. Mõnikord viiakse plasmakeevitamine läbi räbustikihi all.

Plasma kaarkeevitust saab teha nii automaatselt kui ka käsitsi. Praegu on see meetod üsna laialt levinud. Paljud tehased on kasutusele võtnud alumiiniumisulamite ja teraste plasmakeevituse. Märkimisväärset kokkuhoidu andis alumiiniumi ühekäigulise plasmakeevituse kasutamine mitmekäigulise argoon-kaarkeevituse asemel. Keevitamine toimub automaatsel paigaldusel, kasutades plasmat moodustava ja kaitsegaasina süsinikdioksiidi.

Järeldus

Kaasaegses elus on elektrienergia kasutamine kõige levinum. Elektrotehnika saavutusi kasutatakse kõigis inimeste praktilise tegevuse valdkondades: tööstuses, põllumajanduses, transpordis, meditsiinis, igapäevaelus jne. Elektrotehnika edusammud avaldavad märkimisväärset mõju raadiotehnika, elektroonika, telemehaanika, automaatika arengule. arvutitehnoloogia, küberneetika. Kõik see sai võimalikuks võimsate elektrijaamade, elektrivõrkude rajamise, uute elektrienergiasüsteemide loomise ja elektriseadmete täiustamise tulemusena. Kaasaegne elektritööstus toodab masinaid ja seadmeid elektrienergia tootmiseks, edastamiseks, muundamiseks, jaotamiseks ja tarbimiseks, mitmesuguseid elektriseadmeid ja tehnoloogilisi seadmeid, elektrilisi mõõteriistu ja telekommunikatsiooniseadmeid, automaatjuhtimissüsteemide reguleerimis-, seire- ja juhtimisseadmeid, meditsiiniseadmeid. ja teadusseadmed, elektriseadmed ja masinad ning palju muud. Viimastel aastatel on edasi arendatud erinevaid elektritöötlemise meetodeid: elektrikeevitus, plasmalõikus ja metallide pindamine, plasmamehaaniline ja elektroerosioontöötlus. Eelnevast nähtub, et gaasiheite uurimisel on teaduse ja tehnika üldise arengu jaoks suur tähtsus. Seetõttu pole vaja sellega peatuda, vaid on vaja jätkata uurimistööd, otsides tundmatut, stimuleerides seeläbi uute teooriate ehitamist tulevikus.

Kasutatud allikate loetelu

1. Vazhov V.F., Lavrinovitš V.A., Lopatkin S.A. Kõrgepingetehnika / Loengukursus suuna 140200 “Elektrienergia tehnika” bakalaureuseõppesse - Tomsk: TPU kirjastus, 2006. - 119lk.

2. Raiser Yu. P. Gaasilahenduse füüsika. -- 2. väljaanne - M.: Nauka, 1992. -536s.

3. Stepanchuk K.F., Tinyakov N.A. Kõrgepingetehnika: [Õpik. Kasu elektroenergeetikale. Spetsialist. kõrgkoolid]. - 2. väljaanne, muudetud. ja täiendav - Mn.: Vysh. kool 1982 - 367 lk. haige,

4. V. V. Bazutkin, V. P. Larionov ja Yu. Kõrgepingetehnoloogia: Isolatsioon ja liigpinge elektrisüsteemides: Õpik ülikoolidele / Toim. Ed. Larionova V.P. - 3. väljaanne, muudetud. ja täiendav -M.: Energoatomizdat, 1986. - 464 lk.: ill.

5. E. D. Lozanskii ja O. B. Firsov, Sädeme teooria. M., Atomizdat, 1975, 272 lk.

6. Leskov G.I. Elektriline keevituskaar. M., "Insener", 1970, -335s.

7. Cherny O.M. Elektrikaarkeevitus: praktika ja teooria / - Toim. 2. lisage. ja ümber töödeldud. - Rostov n / a: Phoenix, 2009. - 319 lk.

8. Svenchansky A. D., Smelyansky M. Ya. Elektrilised tööstuslikud ahjud. - M.: 1970.

9. Sapko A.I. Elektrikaarahjude võimsusregulaatorite käitamismehhanismid. M., Energeetika, 1969. - 128 lk.

10. Shirshov I. G., Kotikov V. N. Sh64 Plasma lõikamine. - L .: Masinaehitus. Leningrad. osakond, 1987. -192 lk.: ill.

11. V. Dembovski. Plasmametallurgia. Praha, SNTL. Per. tšehhist. M., "Metallurgia", 1981. - 280. aastad. haigest.

12. Gladkiy P.V., Perepletšikov E.F., Rjabtsev I.A. Plasma keevitamine. - K .: "Ökotehnoloogia", 2007. - 292s.

13. Korotejev A.S., Mironov V.M., Svirchuk Yu.S. - M.: Mashinostroenie, 1993. - 296 lk.

Majutatud saidil Allbest.ru

...

Sarnased dokumendid

Hõõg- ja kaarlahenduste positiivse kolonni (PS) põhiparameetrid ja omadused. Metastabiilsed aatomid PS-is. Kataforeesi nähtus gaaside segus. Ergastatud gaasi energiatasemete pumpamise põhimehhanismid. PS kiirgus, plasma parameetrid.

test, lisatud 25.03.2016


Väljalaske pinge sõltuvust gaasirõhust ja elektroodidevahelisest kaugusest määrava seose uurimine ja füüsikaline tõlgendamine. Koroona- ja kaarlahenduste tekkimine lameoksiidkatoodiga gaasipilus.

abstraktne, lisatud 30.11.2011


Hõõglahenduse omadused, protsessid, mis tagavad selle olemasolu. Helendav maalimine. Hõõglahendusnähtuste selgitamine elementaarprotsesside vaatenurgast. Elektroodidevahelise tühjenemise volt-ampriomadus. Protsessid aatomigaasides.

abstraktne, lisatud 03.02.2016


Hõõglahendusplasma kontseptsioon. Elektroni temperatuuri kontsentratsiooni ja sõltuvuse määramine gaasi rõhust ja tühjendustoru raadiusest. Laengute moodustumise ja rekombinatsiooni tasakaal. Plasma parameetrite sõltuvuse määramise sondimeetodi olemus.

abstraktne, lisatud 30.11.2011


Hõõggaaslahenduse kui ühe statsionaarse sõltumatu elektrilahenduse tüübi uurimine gaasides. Kvantvalgusallikate loomine luminofoorlampides. Hõõggaaslahenduse teke madala gaasirõhu ja madala voolu korral.

esitlus, lisatud 13.04.2015


Mahtuvuslik kõrgsageduslahendus: üldinfo, tüübid, ergastuse meetodid, lihtsaima mudeli konstrueerimine, olemasolu vormid. Langmuiri sondimeetodi lühiteooria. Tühjendusparameetrite määramise võrrandisüsteem. Tühjendusvoolu mõõtmine.

lõputöö, lisatud 30.04.2011


Meetodid gaasi ionisatsiooniteguri eksperimentaalseks määramiseks. Tühjenduspinge. Molübdeenkatoodiga argooni nõrkvoolugaasilahenduse volt-ampri omadused. Potentsiaalne jaotus gaaslahenduspilus.

test, lisatud 28.11.2011


Elektrilahenduse tekkimise tingimused gaasides. Gaasi ionisatsiooni põhimõte. Gaaside elektrijuhtivuse mehhanism. Mittesätev gaasilahendus. Sõltumatu gaasilahendus. Erinevad isetühjenemise tüübid ja nende tehnilised rakendused.

abstraktne, lisatud 21.05.2008


Elektrilahendus gaasides. Peamised gaasiheite tüübid. Argooni kvaasistatsionaarsete voolude ja kvaasistatsionaarsete pingete uurimine. Elementaarsed protsessid lähielektroodikihis. Argooni spektroskoopiline uurimine. Monokromaatori tööpõhimõte.

abstraktne, lisatud 13.12.2013


CO2 laseri kontseptsioon ja eesmärk, selle tehnilised omadused ja komponendid, tööpõhimõte ja täidetavad funktsioonid. CO2 laseri põhinäitajate arvutamise protseduur. Meetodid mitteiseseisva alalisvoolulahenduse korraldamiseks, selle efektiivsuse arvutamiseks.