Молния - газовый разряд в природных условиях

Содержание.

1. Цель.

Теоретическое положение.

2. Введение.

3. Ток в газах.

3.1 Ионизация и рекомбинация.

3.2 Ионизация электронными ударами.

3.3 Самостоятельный и несамостоятельный разряд.

4. Разряды.

4.1 Виды разрядов.

4.2 Искровой разряд.

5. Исторические воззрения на молнии.

6. Молния.

6.1 Виды молний.

6.2 Физика линейной молнии.

7. Загадка шаровой молнии.

7.1 Итоги обработки наблюдений.

7.2 Гипотезы.

Практическое задание.

2. Введение.

Термином газовый разряд пользуются, когда хотят сказать, что в газообразной среде протекает электрический ток, Электрические токи в газах разнообразны во многих отношениях. Они могут отличатся между собой не только по величине и длительности, но и по происходящим в них физическим процессам, в первую очередь по тем процессам, которыми обусловлена электрическая проводимость газа, т.е. появления в нем свободных носителей заряда. Различие в механизме возникновения и поддерживания проводимости отражается как во «внешнем виде» явления (т.е. в интенсивности, спектре, пространственном и временном распределении его излучения), так и в его электрических характеристиках – внешних (вольтамперная, вольтсекундная и т.д.) и внутренних (пространственное и временное распределение электрического поля, плотности тока, объемных зарядов, концентрации электронов ионов и т.д.).

Ввиду такого разнообразия видов токов в газах, систематическое изучение их требует классификации, которую естественно проводить либо его внешним (феноменологическим) признаком различных видов тока, либо по существу происходящих физических процессов.

Токи проводимости в газах делятся на самостоятельные и несамостоятельные. Это деление связано с основным свойством газа – быть непроводником тока в нормальном состоянии. Вследствие этого свойства газа для возникновения в нем тока проводимости требуется:

a) появление в газе свободных носителей заряда (электронов и ионов), т.е. возникновение проводимости;

b) сообщение этим носителям направленного движения.

Если в газе наложенное на него электрическое поле осуществляет обе функции в такой степени, что для обеспечения тока, достаточно поддерживать только это поле, то такой ток называется самостоятельным. В случаях, когда для поддержания тока в газе необходим внешний источник ионизации и устранение которого приводит исчезновению тока, ток называется несамостоятельным .

Самостоятельные токи, как и все физические явления, можно разделить по основному критерию динамики – по протеканию явления времени – на установившиеся и неустановившиеся.

К неустановившимся (стационарным) токам следует относить только токи, сила которых не меняется с течением времени (i=const), а всякий ток сила которого переменна во времени считают неустановившимися.

Удобно выделить 3 типа стационарного газового разряда (тока), в зависимости от переменного им тока:

1. Таунсендовский , или темный разряд (ток разряда не выше 10^-6 А).

Это самостоятельный ток, протекающий в однородном или слабо неоднородном поле. Плотность этого тока настолько мала, что он не сопровождается заметным свечением (отсюда название); имеет место преимущественно при низком давлении газа.

2. Тлеющий разряд (ток приблизительно от10^-6 до 10^-1 А).

Электрическое поле обладает наибольшей напряженностью в ограниченной области катода. Для этого вида разряда верно равенство

U_k >>U_i ,

U_k – катодное потенциала;

U_i – ионизированный потенциал газа.

Возникает при низких давлениях.

3. Дуговой разряд (ток около 10^-1 А и выше)

Электрическое поле также обладает наибольшей напряженностью. Но для данного разряда характерно следующей неравенство

U_k < U_i

Нестационарные разряды, или искры могут возникать в широком диапазоне токов и давлений. К ним можно отнести В4 – токи (высококачественные). Например, «факельный разряд» - В4 – ток при высоком давлении. Однако классифицировать, нестационарные разряды нелегко, но в принципе в этом и нет необходимости.

Появление самостоятельного тока в газе (пробой газа ), называемый также «зажиганием», связан с появлением значительной проводимости в газе, ранее не проводившем вовсе. Для начала пробоя необходимо, чтобы в газовом промежутке были свободные носители заряда – электроны, ионы (хотя бы один электрон). Здесь возможны два случая:

a) свободные носители заряда появляются под действием постороннего фактора (таким образом происходит переход несамостоятельного иона в самостоятельный.

b) свободные носители остались от предыдущего прохождения самостоятельного тока – случай «повторного зажигания ».

Пробой газа происходит за время движения электронных лавин и может быть порядка 1

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать