Jiskrový výboj

Jiskrový výboj (elektrická jiskra) - nestacionární forma elektrického výboje vyskytující se v plynech . K takovému výboji obvykle dochází při tlacích řádově atmosférických a je doprovázeno charakteristickým zvukovým efektem – „prasknutím“ jiskry. Teplota v hlavním kanálu jiskrového výboje může dosáhnout 10 000  K [1] . V přírodě se jiskrové výboje často vyskytují ve formě blesku . Vzdálenost „probodnutá“ jiskrou ve vzduchu závisí na síle elektrického pole v blízkosti povrchu elektrod a jejich tvaru. U koulí, jejichž poloměr je mnohem větší než vypouštěcí mezera, se považuje za rovný 30  kV na centimetr, pro jehly - 10 kV na centimetr.

Podmínky

K jiskrovému výboji dochází, pokud výkon zdroje energie nestačí k udržení stacionárního obloukového výboje nebo doutnavého výboje . V tomto případě současně s prudkým nárůstem vybíjecího proudu klesne napětí na výbojové mezeře na krátkou dobu (od několika mikrosekund do několika stovek mikrosekund) pod napětí zhášení jiskrového výboje, což vede k ukončení vypouštění. Poté se potenciálový rozdíl mezi elektrodami opět zvýší, dosáhne zapalovacího napětí a proces se opakuje. V ostatních případech, kdy je výkon zdroje dostatečně vysoký, je také pozorován celý soubor jevů charakteristických pro tento výboj, ale jedná se pouze o přechodný proces vedoucí k ustavení výboje jiného typu - nejčastěji oblouku . .

Příroda

Jiskrový výboj je paprsek jasných, rychle mizejících nebo vzájemně nahrazujících vláknité, často vysoce rozvětvené proužky - jiskrové kanály . Tyto kanály jsou naplněny plazmou , která v silném jiskrovém výboji obsahuje nejen ionty zdrojového plynu, ale také ionty elektrodové látky , která se působením výboje intenzivně odpařuje. Mechanismus vzniku jiskrových kanálů (a následně i vzniku jiskrového výboje) je vysvětlen streamerovou teorií elektrického rozkladu plynů. Podle této teorie se z elektronových lavin vznikajících v elektrickém poli výbojové mezery za určitých podmínek tvoří streamery  - slabě zářící tenké rozvětvené kanály, které obsahují atomy ionizovaného plynu a odštěpují se z nich volné elektrony. Mezi nimi lze rozlišit tzv. vedoucí  - slabě svítící výboj, "dláždící cestu" hlavnímu výboji. Pohybuje se od jedné elektrody k druhé, zakrývá výbojovou mezeru a spojuje elektrody s kontinuálním vodivým kanálem. Poté v opačném směru podél položené cesty prochází hlavní výboj doprovázený prudkým zvýšením síly proudu a množstvím energie v nich uvolněné. Každý kanál se rychle rozšiřuje, což má za následek rázovou vlnu na jeho hranicích . Kombinace rázových vln z rozšiřujících se jiskrových kanálů vytváří zvuk vnímaný jako „prask“ jiskry (v případě blesku – hromu).

Zapalovací napětí jiskrového výboje je obvykle poměrně vysoké. Síla elektrického pole v jiskře klesne z několika desítek kilovoltů na centimetr (kV/cm) v okamžiku průrazu na asi 100 V/cm po několika mikrosekundách. Maximální proud při silném jiskrovém výboji může dosáhnout hodnot v řádu několika stovek kiloampérů.

Zvláštním typem jiskrového výboje je posuvný jiskrový výboj , který vzniká podél rozhraní mezi plynem a pevným dielektrikem umístěným mezi elektrodami za předpokladu, že intenzita pole převyšuje průraznou sílu vzduchu. Oblasti klouzavého jiskrového výboje, ve kterých převažují náboje jednoho znaménka, indukují na povrchu dielektrika náboje jiného znaménka, v důsledku čehož se jiskrové kanály plazí po povrchu dielektrika a vytvářejí tzv. Lichtenbergovy obrazce . .

Procesy podobné těm, ke kterým dochází při jiskrovém výboji, jsou také charakteristické pro kartáčový výboj, který je přechodným stupněm mezi korónovým a jiskrovým výbojem.

Chování jiskrového výboje lze velmi dobře vidět na zpomaleném snímání výbojů (Fpulse = 500 Hz , U = 400 kV) [2] získaného z Teslova transformátoru . Průměrný proud a trvání pulsů nestačí k zapálení oblouku, ale je docela vhodný pro vytvoření jasného jiskrového kanálu.

Viz také

• výboj plynu
• koronový výboj
• obloukový výboj
• doutnavý výboj

Poznámky

1. ↑ Saveliev, 1988 , str. 255.
2. ↑ Video z vysokorychlostního natáčení výbojů . Získáno 29. září 2017. Archivováno z originálu 5. října 2016. (neurčitý)

Zdroje

• Vorobyov A. A., Technika vysokého napětí. - Moskva-Leningrad, GosEnergoIzdat, 1945.
• Fyzická encyklopedie, v.2 - M.: Velká ruská encyklopedie str.218 .
• Raizer Yu. P. Fyzika výboje plynu. - 2. vyd. — M  .: Nauka, 1992. — 536 s. — ISBN 5-02014615-3 .
• Saveljev I.V. §87. Jiskrové a korónové výboje  // Kurz obecné fyziky  : Učebnice: ve 3 dílech . - 3. vydání, Rev. - M.  : Nauka, 1988. - T. 2. - S. 255-257. — 496 s.

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)