39166

Исследование коронного разряда в плотном газе

Лабораторная работа

Физика

Коронный разряд является самостоятельным разрядом в сравнительно плотном газе. Если к двум электродам между которыми находится газовый промежуток приложить электрическое поле то при определенной разности потенциалов между электродами которую назовем критической и обозначим через...

Русский

2015-01-19

90.7 KB

4 чел.

Министерство образования РФ

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический

Университет «ЛЭТИ» им.В.И.Ульянова(Ленина)

Кафедра ЭПУ


Лабораторная работа №2

«Исследование коронного разряда»

Руководитель:                      Петрова Е.А.

Студент группы 0201:              Ишутов Г.С.

Цель работы: ознакомление с основными свойствами коронного разряда.

Основные положения:Коронный разряд является самостоятельным разрядом в сравнительно плотном газе. Если к двум электродам, между которыми находится газовый промежуток, приложить электрическое поле, то при определенной разности потенциалов между электродами, которую назовем критической и обозначим через U0, возникает коронный разряд. Его появление существенным образом зависит от конфигурации электродов. Легче всего коронный разряд возникает между остриями, тонкими проволочками, шарами малого диаметра и т. п. Внешне коронный разряд проявляется в том, что в небольшом объеме газа (воздуха) около одного или обоих электродов возникает слабое свечение (в воздухе – сине-зеленого цвета). При прочих равных условиях вероятность появления свечения вокруг электрода, а, следовательно, короны, тем больше, чем меньше радиус кривизны электродов. Электрод, вокруг которого наблюдается свечение, называют коронирующим электродом. Свечение, возникающее при коронном разряде около электрода, связано с элементарными процессами, происходящими на границе электрод - воздух или в объеме воздуха вблизи электрода. В результате элементарных процессов в небольшом объеме воздуха вблизи электрода протекают ионизация, возбуждение, диссоциация молекул азота и кислорода. Если коронирующий электрод присоединить к положительному полюсу источника питания, то коронный разряд называется положительной короной. При присоединении коронирующего электрода к отрицательному полюсу - отрицательной короной. Практически различия между спектральным составом свечения, возникающего при положительной и отрицательной короне, не существует, хотя есть некоторая разница в самом характере свечения. В случае положительной короны свечение вокруг коронирующего электрода распределяется равномернее, чем при отрицательной короне. В последнем случае свечение сосредоточено у отдельных точек коронирующего электрода. Кроме того, критические потенциалы коронного разряда и искрового пробоя Uп неодинаковы. Возникновение коронного разряда объясняется, появлением вблизи коронирующего электрода резкой неоднородности электрического поля, значительно превосходящей напряженность электрического поля на других участках воздушного промежутка между электродами. Для возникновения коронного разряда напряженность поля у электрода должна превосходить электрическую прочность воздуха. В результате большой напряженности электрического поля слой воздуха вблизи коронирующего электрода, будет пробит и станет проводящим. При этом около электрода возникает корона. Радиус проводящего слоя возрастает до тех пор, пока на его границе напряженность электрического поля не станет равной электрической прочности воздуха. Таким образом, при коронном разряде пробой газа распространяется не на весь воздушный междуэлектродный промежуток. Если приложенную к электродам разность потенциалов увеличивать сверх критического потенциала U0, то с повышением U - сила разрядного тока быстро увеличивается, а толщина коронирующего слоя около электрода возрастает. Когда разность потенциалов между электродами достигает нового значения Uп, наступает искровой пробой всего газового промежутка.

 И положительная, и отрицательная корона сопровождается в воздухе характерным звуковым явлением - шипением. Это шипение носит несколько различный характер в случае положительной и отрицательной короны и при каждой из них изменяется с изменением силы коронного тока. Таким образом, уже непосредственное визуальное наблюдение коронного разряда указывает на ряд прерывистых явлений в короне. Прерывистый характер коронного разряда был обнаружен Тричелем. Коронный ток, как показал Тричель, слагается из периодических и правильно чередующихся импульсов. При повышении напряжения сила тока в каждом импульсе остается неизменной, а общая сила тока коронного разряда увеличивается за счет увеличения частоты чередования импульсов.Каждый регулярный импульс представляет собой обычным образом развивающийся ряд лавин, сопровождаемой фотоионизацией в окружающем объеме газа. Как показали исследования, прерывистые явления тока коронного разряда наблюдались только в электроотрицательных газах и при наличии последних в смеси газов хотя бы в небольшом количестве.Частота чередования импульсов Тричеля обуславливается, временем накопления и рассасывания пространственного заряда. Применение: Вольт-амперная характеристика тока коронного разряда данного промежутка I=AkU(U-U0зависит от геометрии промежутка, наполняющего его газа и состояния электродов. В некоторых газоразрядных приборах используется зависимость критического потенциала от одного из параметров разрядного промежутка (приборы для определения температуры, давления, влажности газа).Отрицательный коронный разряд применяется для зарядки и последующего осаждения электрическим полем взвешенных в газе посторонних мелких частиц: пылинок, частиц дыма (аэрозолей) мелко распыленных продуктов и т. д. Такая аппаратура носит название электрофильтра.Если через область с коронным разрядом проходят неодинаковые по размерам и физической природе частицы, то происходит их частичное разделение. Это явление используется в электросепараторах.Коронный разряд также применяется для непрерывного и безинерционного анализа газовых смесей. В этом случае при изменении состава газа в разрядном промежутке изменяется напряжение коронного разряда.Большое различие в подвижности положительных ионов и электронов в разрядном промежутке позволяет использовать коронный разряд также для выпрямления и стабилизации высокого напряжения.В последнее время коронный разряд нашел применение в экспериментальной ядерной физике. Счетчики медленных нейтронов (типа СНМ-9, СНМ-13) работают в режиме коронного разряда. Широкое применение коронный разряд находит в электрографии, в электроокраске, медицине, сельском хозяйстве, в промышленности для нанесения порошковых покрытий, в текстильной промышленности и т. д.

Рис.1 Блок-схема лабораторной установки

Обработка результатов

1.Таблицы экспериментальных данных и графики

А)Отрицательный коронный разряд

S3,1-

S3,2-

S3,3-

S3,4-

S3,5-

U,кВ

I,мкА

U,кВ

I,мкА

U,кВ

I,мкА

U,кВ

I,мкА

U,кВ

I,мкА

5

2

5

2

5,75

3

4,5

4,5

5,25

4

5,5

35

5,5

5

6

4,5

5

15

5,5

7

6

72

6

10

6,5

8

5,5

29

6

18

6,25

116

6,5

14

6

45

6,5

27

6,3

80

 

 

Б)Положительный коронный разряд

S3,1+

S3,2+

S3,3+

S3,4+

S3,5+

U,кВ

I,мкА

U,кВ

I,мкА

U,кВ

I,мкА

U,кВ

I,мкА

U,кВ

I,мкА

6,5

3

5,5

5

6,5

4

5,35

14

6

5,5

6

9

5,5

15

6,5

25

6,5

13

6

23

6,5

31

 

2.Расчет теоретических зависимостей ВАХ для промежутка игла-плоскость

A)Расчет константы А

)→;где,к-подвижность заряженных частиц (положительная k+= 1.8 1О-4 м2 /В сек, отрицательная 
k
-=1.6*10-4 м2 /В сек),-напряжение возникновения короны;

1.Для 1 иглы =7,5*

2.Для 2 иглы =1,04*

3.Для 3 иглы =1,875*

Б)Теоретические зависимости

 

 

 

Выводы: В данной работе, исследовав коронный разряд, видно, что ВАХ сильно зависит от расстояния между электродами, так же зависит от формы электродов, что обусловлено различной напряженностью поля. При рассмотрении систем игл наблюдается большая крутизна графика ВАХ, что говорит о меньшем сопротивлении воздушного зазора, которое объясняется большей величиной коронирующего слоя при применении большего кол-ва игл, что приводит к увеличению кол-ва ионизированных частиц обуславливающих ток в воздушном промежутке. Различие напряжения возникновения для одних и тех же игл, но при различных коронах(положительной и отрицательной), обуславливается различной энергией ионизации атомов азота и кислорода.

Обработка результатов

1.Напряжение возникновения для 3 точек.

Точка

Uв,B

7,8

168

170

160

163

160

6,5

158

161

160

159

157

9,6

156

165

161

162

159

2.Напряжение засветки для точки 9,6.

Точка

Uв,B

9,6

270

275

278

283

270

3.Влияние внешней засветки на Uв для точки 9,6.

4.Зависимость Uв от Rн.

Rн,МОм

Uв,B

0,5

178

179

168

169

169

0,8

159

158

158

148

158

1,2

158

156

155

156

157

1,5

166

162

160

162

161

3,2

186

186

189

184

187

5.ВАХ для 3 точек.

Точка

I,мА

0

50

100

150

200

250

7,8

Uв,B

-113

-113

-113

-113

-113

-113

6,5

-118

-118

-117

-117

-117

-116

9,6

-110

-110

-110

-110

-110

-110

Выводы:  Проведение исследования по первому пункту выявило множественный разброс значений напряжения возникновения,что является следствием вероятностного характера процесса ионизации, остаточного заряда в ячейке и внешнего излучения. Напряжение возникновения существенно повысилось после закрытия ячейки непроницаемым экраном, что можно объяснить уменьшением количества ионизированных частиц в смеси, при закрытии доступа внешнего излучения. При увеличении внешней нагрузки наблюдается сначала уменьшение средней величины напряжения возникновения, потом постепенное его возрастание. Это является следствием вольт-амперной характеристики самой газоразрядной ячейки, которая изображена на рисунке 1. Вольт-амперная характеристика снятая для 3х точек имеет почти прямолинейный характер, т.к. мы снимаем ВАХ на участке Uп(от Imin до Imax).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65670. ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНІ ЗАСАДИ ВОДОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МІСЬКОГО НАСЕЛЕННЯ 293 KB
  Тому великого значення в галузі економіки природокористування та охорони навколишнього середовища набуває розробка та реалізація організаційноекономічних засад підвищення ефективності водозабезпечення міського населення.
65671. АДМІНІСТРАТИВНО-ПРАВОВИЙ МЕХАНІЗМ ПРОТИДІЇ КОРУПЦІЇ В ОРГАНАХ ВНУТРІШНІХ СПРАВ 356.5 KB
  Однією з найнебезпечніших є корупція, якою пронизані практично всі суспільні відносини, усі гілки державної влади. Корупція постійно видозмінюється, розвивається, пристосовується до нових умов. З’являються нові форми проявів корупції, виникають нові аспекти суспільних відносин, де такі прояви стають нормою.
65672. Соборність та регіональний розвиток у суспільно-політичному житті незалежної України 255 KB
  Звертання до феномену соборності протягом століть супроводжувало боротьбу українців за право на створення власної держави, і сьогодні воно залишається актуальним у контексті боротьби за єдність країни й маніпуляцій політиків стосовно можливого “розколу України”.
65673. Использование формул объемного типа для нормирования расчетных характеристик весеннего половодья р.Северский Донец 766.5 KB
  Гідрологічні обґрунтування таких проектів полягають у визначенні розрахункових характеристик дощових паводків і весняних водопіль до яких відносяться максимальні витрати води шари і самі гідрографи стоку. При наявності водосховищ проточного типу великого значення набувають не лише ці параметри стоку в період...
65674. РЕГУЛЮВАННЯ ЦИКЛІЧНОСТІ РОЗВИТКУ РЕГІОНАЛЬНИХ СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНИХ СИСТЕМ 213.5 KB
  В сучасних умовах трансформації економіки України все більше уваги приділяється регіональному розвитку держави адже саме через наявність економічно сильних територій можна досягти позитивних зрушень в економіці країни в цілому.
65675. Формування організаційно-економічного механізму управління агропромисловими підприємствами 690.5 KB
  В результаті проведення ринкових реформ сформувалися нові, специфічні умови функціонування аграрних підприємств. Жорсткість конкурентної боротьби, насичення ринків товарами та послугами, падіння попиту та сукупність інших чинників ускладнюють діяльність підприємств...
65676. Розробка нових покриттів металевих імплантатів для покращення толерантності тканин організму до них 495 KB
  Вплив імплантатів встановлених в організм експериментальних тварин на зміну рівня холестерину Среактивного білку та факторів згортання крові. Біофізичні та біохімічні методи оцінки реакції організму і тканин після...
65677. ПСИХОЛОГІЧНИЙ СУПРОВІД ПРОФЕСІЙНОГО РОЗВИТКУ МАЙБУТНЬОГО ПСИХОЛОГА У ВИЩОМУ НАВЧАЛЬНОМУ ЗАКЛАДІ 181.5 KB
  Стрімкий розвиток українського суспільства його науковотехнічної та гуманітарної сфер ставить нові завдання перед системою вищої освіти передусім щодо зміни орієнтації професійної підготовки майбутніх фахівців з формування професійних знань та вмінь на забезпечення комфортних умов...
65678. ПОРУШЕННЯ СЛУХОВОЇ ФУНКЦІЇ ПРИ НЕФРОГЕННОМУ ОСТЕОПОРОЗІ 761 KB
  Діагностика та лікування розладів слуху залишається важливою проблемою сучасної оториноларингології. У зв’язку із великою частотою розладів слуху заходи по боротьбі із приглухуватістю Всесвітньою організацією охорони здоров'я ВООЗ включено до спеціальної програми яка направлена...