વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જના પ્રકાર

વાયુઓમાં ઈલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જમાં આયનોઈઝેશન પ્રક્રિયાઓના પરિણામે ચાર્જ થયેલા કણો (ઈલેક્ટ્રોન અને આયનો)ના ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ક્રિયા હેઠળ વાયુઓમાં હિલચાલના તમામ કિસ્સાઓનો સમાવેશ થાય છે... વાયુઓમાં ડિસ્ચાર્જ થવાની પૂર્વશરત એ છે કે મુક્ત તેમાં ચાર્જ - ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો.

માત્ર તટસ્થ પરમાણુઓનો બનેલો વાયુ વિદ્યુતપ્રવાહ બિલકુલ ચલાવતો નથી, એટલે કે. એક આદર્શ ડાઇલેક્ટ્રિક... વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં, કુદરતી આયનાઇઝર્સ (સૂર્યમાંથી અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ, કોસ્મિક કિરણો, પૃથ્વી પરથી કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ, વગેરે) ની ક્રિયાને લીધે, ગેસમાં હંમેશા ચોક્કસ માત્રામાં મફત શુલ્ક હોય છે - આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન, જે તેને ચોક્કસ વિદ્યુત વાહકતા આપે છે.

કુદરતી આયોનાઇઝર્સની શક્તિ ખૂબ ઓછી છે: તેમની ક્રિયાના પરિણામે, હવામાં દર સેકન્ડે દરેક ઘન સેન્ટિમીટરમાં લગભગ એક જોડી ચાર્જ રચાય છે, જે ચાર્જ po = 1.6-19 CL ની વોલ્યુમ ઘનતામાં વધારાને અનુરૂપ છે. / (cm3 x in ). દર સેકન્ડમાં સમાન ચાર્જિસ રિકોમ્બિનેશનમાંથી પસાર થાય છે. એક જ સમયે હવાના 1 સેમી 3 માં શુલ્કની સંખ્યા સ્થિર રહે છે અને આયનોની 500-1000 જોડી જેટલી હોય છે.

આમ, જો ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે અંતર S સાથે ફ્લેટ એર કેપેસિટરની પ્લેટો પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો સર્કિટમાં એક પ્રવાહ સ્થાપિત થશે, જેની ઘનતા J= 2poS = 3.2×10-19 S A/cm2 છે. .

કૃત્રિમ આયનાઇઝર્સનો ઉપયોગ ગેસમાં વર્તમાન ઘનતા કરતા અનેક ગણો વધારો કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ગેસ ગેપને પારો-ક્વાર્ટઝ લેમ્પથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગેસમાં વર્તમાન ઘનતા વધીને 10 — 12 A/cm2 થાય છે; આયનાઇઝ્ડ વોલ્યુમની નજીકના નિષ્ઠાવાન સ્રાવની હાજરીમાં, 10-10 A / cm2 ના ક્રમના પ્રવાહો, વગેરે.

લાગુ કરેલ વોલ્ટેજ i (ફિગ. 1) ના મૂલ્ય પર સમાન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સાથે ગેસ ગેપમાંથી પસાર થતા વર્તમાનની અવલંબનને ધ્યાનમાં લો.

ચોખા. 1. ગેસ ડિસ્ચાર્જની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ

શરૂઆતમાં, જેમ જેમ વોલ્ટેજ વધે છે તેમ, ગેપમાં વર્તમાન એ હકીકતને કારણે વધે છે કે ચાર્જની વધતી જતી રકમ ઇલેક્ટ્રોડ્સ (વિભાગ OA) પર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ આવે છે. વિભાગ AB માં, વર્તમાન વ્યવહારીક રીતે બદલાતો નથી, કારણ કે બાહ્ય આયનાઇઝર્સને કારણે બનેલા તમામ ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર પડે છે. સંતૃપ્તિ વર્તમાન છે તે ગેપ પર કામ કરતા ionizer ની તીવ્રતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

વોલ્ટેજમાં વધુ વધારા સાથે, વર્તમાનમાં તીવ્ર વધારો થાય છે (વિભાગ BC), જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ગેસ આયનીકરણ પ્રક્રિયાઓના સઘન વિકાસને સૂચવે છે. વોલ્ટેજ U0 પર, ગેપમાં વર્તમાનમાં તીવ્ર વધારો જોવા મળે છે, જે આ કિસ્સામાં તેના ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો ગુમાવે છે અને વાહકમાં ફેરવાય છે.

જે ઘટનામાં ગેસ ગેપના ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ઉચ્ચ-વાહકતા ચેનલ દેખાય છે તેને ઇલેક્ટ્રિકલ બ્રેકડાઉન કહેવામાં આવે છે (ગેસમાં ભંગાણને ઘણીવાર ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે, જેનો અર્થ થાય છે બ્રેકડાઉન રચનાની સમગ્ર પ્રક્રિયા).

OABS લાક્ષણિકતાના વિભાગને અનુરૂપ ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જને આશ્રિત કહેવામાં આવે છે, કારણ કે આ વિભાગમાં ગેસ ગેપમાં વર્તમાન સક્રિય ionizer ની તીવ્રતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. બિંદુ C પછીના વિભાગમાં ડિસ્ચાર્જને સ્વતંત્ર કહેવામાં આવે છે, કારણ કે આ વિભાગમાં ડિસ્ચાર્જ પ્રવાહ ફક્ત ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટના પરિમાણો (તેનો પ્રતિકાર અને પાવર સ્ત્રોતની શક્તિ) અને તેની જાળવણી માટે, ચાર્જ કરેલા કણોની રચના પર આધારિત છે. બાહ્ય ionizers કારણે જરૂરી નથી. વોલ્ટેજ Wo કે જેનાથી સ્વ-ડિસ્ચાર્જ શરૂ થાય છે તેને પ્રારંભિક વોલ્ટેજ કહેવામાં આવે છે.

વાયુઓમાં સ્વ-વિસર્જનના સ્વરૂપો જે પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સ્રાવ થાય છે તેના આધારે, તે અલગ હોઈ શકે છે.

નીચા દબાણ પર, જ્યારે એકમ વોલ્યુમ દીઠ ગેસના અણુઓની ઓછી સંખ્યાને કારણે, ગેપ ઉચ્ચ વાહકતા અને ગ્લો ડિસ્ચાર્જ પ્રાપ્ત કરી શકતું નથી... ગ્લો ડિસ્ચાર્જમાં વર્તમાન ઘનતા ઓછી હોય છે (1-5 mA/cm2), ડિસ્ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેની સમગ્ર જગ્યાને આવરી લે છે.

ચોખા. 2. ગેસમાં ગ્લો ડિસ્ચાર્જ

વાયુમંડળની નજીકના અને ઊંચા ગેસના દબાણ પર, જો પાવર સ્ત્રોતની શક્તિ ઓછી હોય અથવા થોડા સમય માટે ગેપ પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે, તો ત્યાં સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ થાય છે... સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનું ઉદાહરણ એ ડિસ્ચાર્જ છે વીજળીના રૂપમાં… વોલ્ટેજના લાંબા સમય સુધી સંપર્કમાં રહેવાથી, સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ તણખાનું સ્વરૂપ લે છે જે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે વૈકલ્પિક રીતે દેખાય છે.

ચોખા. 3. નિષ્ઠાવાન સ્રાવ

ઉર્જા સ્ત્રોતની નોંધપાત્ર શક્તિના કિસ્સામાં, સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ એક ચાપમાં ફેરવાય છે, જેમાં વિદ્યુત પ્રવાહ સેંકડો અને હજારો એમ્પીયર સુધી પહોંચે છે. આવા પ્રવાહ ડિસ્ચાર્જ ચેનલને ગરમ કરવામાં, તેની વાહકતા વધારવામાં ફાળો આપે છે, અને પરિણામે, વર્તમાનમાં વધુ વધારો થાય છે. કારણ કે આ પ્રક્રિયા પૂર્ણ થવામાં થોડો સમય લે છે, પછી વોલ્ટેજના ટૂંકા ગાળાના ઉપયોગ સાથે, સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં ફેરવાતું નથી.

ચોખા. 4. આર્ક ડિસ્ચાર્જ

અત્યંત અસંગત ક્ષેત્રોમાં, સ્વ-ડિસ્ચાર્જ હંમેશા કોરોના ડિસ્ચાર્જના સ્વરૂપમાં શરૂ થાય છે, જે ગેસ ગેપના તે ભાગમાં જ વિકસે છે જ્યાં ક્ષેત્રની શક્તિ સૌથી વધુ હોય છે (ઇલેક્ટ્રોડ્સની તીક્ષ્ણ ધારની નજીક). કોરોના ડિસ્ચાર્જના કિસ્સામાં, ચેનલ દ્વારા ઉચ્ચ વાહકતા ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે થતી નથી, એટલે કે જગ્યા તેના ઇન્સ્યુલેટીંગ ગુણધર્મોને જાળવી રાખે છે. જેમ જેમ લાગુ વોલ્ટેજ વધુ વધે છે તેમ, કોરોના ડિસ્ચાર્જ બોના ફીડ અથવા આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં પરિવર્તિત થાય છે.

કોરોના ડિસ્ચાર્જ - પર્યાપ્ત ઘનતાના ગેસમાં સ્થિર ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જનો પ્રકાર, મજબૂત અસંગત ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાત દ્વારા તટસ્થ ગેસ કણોનું આયનીકરણ અને ઉત્તેજના વક્રતાના નાના ત્રિજ્યાવાળા ઇલેક્ટ્રોડની નજીકના મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના મર્યાદિત માત્રામાં ઝોન (કોરોના કેપ અથવા આયનીકરણ ઝોન) માં સ્થાનીકૃત છે. આયોનાઇઝેશન ઝોનની અંદર ગેસનો આછો વાદળી અથવા વાયોલેટ ગ્લો, સૌર કોરોનાના પ્રભામંડળ સાથે સામ્યતા દ્વારા, આ પ્રકારના સ્રાવનું નામ ઉદભવ્યું.

દૃશ્યમાન, અલ્ટ્રાવાયોલેટ (મુખ્યત્વે) માં કિરણોત્સર્ગ ઉપરાંત, તેમજ સ્પેક્ટ્રમની ટૂંકી તરંગલંબાઇમાં, કોરોના વિદ્યુતધ્રુવમાંથી ગેસના કણોની હિલચાલ સાથે કોરોના ડિસ્ચાર્જ થાય છે - જેને કહેવાતા "ઇલેક્ટ્રિક પવન", હમ, ક્યારેક રેડિયો ઉત્સર્જન, રસાયણશાસ્ત્ર, પ્રતિક્રિયાઓ (ઉદાહરણ તરીકે, હવામાં ઓઝોન અને નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડનું નિર્માણ).

ચોખા. 5. કોરોના ગેસમાં ડિસ્ચાર્જ

વિવિધ વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જના દેખાવની નિયમિતતા સમાન હોય છે, તફાવત પ્રક્રિયાને લાક્ષણિકતા આપતા ગુણાંકના મૂલ્યોમાં રહેલો છે.