Виды газовых разрядов

Коронный разряд возникает  не только возле проволок, но и возле  любых проводников с малой  поверхностью. Корона возникает также  в природе под влиянием атмосферного электрического поля и появляется на верхушках деревьев, корабельных  мачт и т.п.

Тлеющий разряд.

Тлеющий разряд удобно наблюдать  при пониженном давлении газа. Если к электродам, впаянным в стеклянную трубку длиной 30-50 см, приложить постоянное напряжение в несколько сот ампер  и затем постепенно откачивать воздух из трубки, то наблюдается следующее  явление : при атмосферном давлении приложенное напряжение недостаточно для пробоя газа и трубка остается темной. При уменьшении давления газа в некоторый момент в трубке возникает  разряд, имеющий вид светящегося  шнура. При дальнейшем уменьшении давления этот шнур расширяется и заполняет все сечение трубки.

Особое значение в тлеющем  разряде имеют только две его  части - катодное темное пространство и тлеющее свечение, в которых  и происходят основные процессы, поддерживающие разряд.

Характерным для тлеющего разряда является особое распределение  потенциала по длине трубки. Его  можно определить, впаивая в трубку ряд дополнительных электродов - зондов, расположенных в различных местах трубки, и присоединяя между катодом  и соответствующим зондом вольтметр  с большим сопротивлением. Тогда  получается кривая распределения потенциала, изображенная на рисунке 5. Она показывает, что  почти все падения потенциала в разряде приходятся на область  катодного темного пространства. Эта разность потенциалов между  катодом и границей тлеющего свечения  получила название катодного падения потенциала.

Существование катодного  темного пространства объясняется  тем, что электроны начинают сталкиваться с атомами газа не сразу, а лишь на некотором расстоянии от катода. Ширина катодного темного пространства приблизительно равна средней длине  свободного пробега электронов : она увеличивается с уменьшением давления газа. Следовательно, в катодном темном пространстве электроны движутся практически без соударения.

Катодное падение потенциалов  необходимо для поддержания тлеющего разряда. Именно благодаря его наличию  положительные ионы приобретают  необходимую энергию для образования  интенсивной вторичной электронной  эмиссии с катода, без которой  тлеющий разряд не мог бы существовать. Поэтому катодное падение потенциала есть наиболее характерный признак  тлеющего разряда, отличающий эту форму  газового разряда от всех других форм.

Тлеющий разряд широко используют в качестве источника света в  различных газоразрядных трубках. В лампах дневного света излучение  тлеющего разряда поглощается слоем  специальных веществ, нанесенных на внутреннюю поверхность трубки, которые  под действием поглощенного излучения  в свою очередь начинают светиться. Такие трубки оказываются более  экономичными нежели обычные лампы накаливания.

Газоразрядные трубки применяются  также для рекламных и декоративных целей, для чего им придают очертания  различных фигур и букв. Наполняя трубки различными газами, можно получить свечение разной окраски.

В лабораторной практике используют тлеющий разряд для катодного  распыления металлов, так как вещество катода в тлеющем разряде постепенно переходит в парообразное состояние  и оседает в виде металлического налета на стенках трубки.    

Дуговой разряд.

Если после зажигания  искового разряда постепенно уменьшат сопротивление цепи, то сила тока в  искре будет увеличиваться. Когда  сопротивление цепи станет достаточно малым, возникает новая форма  газового разряда, называемая дуговым  разрядом. При этом сила тока резко  увеличивается, а напряжение на разрядном  промежутке уменьшается до нескольких десятков вольт. Это показывает, что  в разряде возникают новые  процессы, сообщающие газу очень большую проводимость.

В настоящее время электрическую  дугу чаще всего получают между специальными угольными электродами. Наиболее горячим  местом дуги является углубление, образующееся на положительном электроде и  называемое «кратером дуги».  Его  температура равна 4000 К, а при  давлении в 20 атм превышает 7000 К.

Дуговой разряд возникает  во всех случаях, когда вследствие разогревания катода основной причиной ионизации  газа становится термоэлектронная эмиссия. Например, в тлеющем разряде положительные  ионы, бомбардирующие катод, не только вызывают вторичную эмиссию электронов, но и нагревают катод. Поэтому, если увеличивать силу тока в тлеющем  разряде, то температура катода увеличивается, и когда она достигает такой  величины, что начинается заметная термоэлектронная эмиссия, тлеющий  разряд переходит в дуговой. При  этом исчезает и катодное падение потенциала.

Электрическая дуга является мощным источником света и широко применяется  в проекционных, прожекторных и других установках. Расходуемая  ею удельная мощность меньше, чем у ламп накаливания.

В качестве источников света  употребляют также дуговые лампы  высокого давления. Зажигание дуги производится разрядом от источника  высокого   напряжения с помощью  третьего электрода. Вследствие высокой  температуры дуги ее применяют для  сварки и резанья металлов. Автоэлектронные  дуги с ртутным катодом применяют  для выпрямления переменного  электрического тока.