Низковольтная дуга

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Низково́льтная дуга́ — дуговой разряд, обеспечивающийся подогревом катода и обладающий устойчивостью при малых напряжениях между формирующими его электродами[1][2].

Физические основы[править]

Файл:Низковольтная дуга 2.jpg
Распределение потенциала и концентрации носителей заряда в межэлектродном промежутке низковольтной дуги.

Дуговые разряды разделяют на дуги низкого и высокого давления. Разделение происходит, в зависимости от природы газа и силы тока в дуге, при давлениях в диапазоне мм. рт. ст.

Низковольтная дуга является одним из видов несамостоятельного дугового разряда. Напряжение горения низковольтной дуги ниже потенциала ионизации, и условием её устойчивости служит искусственное повышение тока эмиссии, в частности, подогревом катода. Низковольтная дуга образуется при низких давлениях и небольших межэлектродных расстояниях. Характерными особенностями дуги является низкое значение падения электрического потенциала, чем она отличается от тлеющего разряда (падение потенциала в дуге примерно на порядок ниже, чем в тлеющем разряде), и высокой плотностью тока на катоде (нижняя граница плотностей тока на катоде в дуге ( A/см2, верхняя — A/см2). Возникновение низковольтной дуги происходит при достижении током пороговой величины, зависящей от различных факторов, таких как материал катода, природы и давления газа, и др.

Низковольтная дуга состоит из катодной и анодной областей, разделённых положительным столбом плазмы. В отличие от высоковольтной дуги, в низковольтной дуге температура электронов значительно превосходит температуру ионов (электронная температура значительно выше ионной, ).

В низковольтной дуге низкого давления электронная температура и плотность газа по сечению разрядной трубки практически не изменяются, а влияние стенок газоразрядной трубки на положительный столб велико, и им нельзя пренебрегать при расчётах. В дугах высокого давления роль стенок газоразрядной трубки играет газ вокруг положительного столба.

На рисунке представлена структура низковольтной дуги в межэлектродном промежутке. Слева — катод и прикатодное пространство (иногда его называют виртуальным катодом), положительный столб и прианодное пространство. Распределение концентрации носителей обозначено как функция , функция распределения потенциала как ,  — межэлектродный зазор,  — прикатодное падение напряжения,  — прианодное падение напряжения,  — напряжение, ,  — приэлектродные ленгмюровские слои. Направленный ток в низковольтной дуге обеспечивается электронами.

Если длина свободного пробега электронов превышает величину межэлектродного промежутка, то такие низковольтные дуги называются кнудсеновскими.

Наиболее изученными с точки зрения эксперимента и теоретического моделирования являются дуги, возникающие в парах щелочных металлов и инертных газах.

На основе явления низковольтной дуги создан ряд газоразрядных приборов, таких как термоэмиссионные преобразователи, термоэмиссионные элементы, и др.

См.также[править]

Примечания[править]

  1. Елецкий А. В., Смирнов Б. М. Неоднородная газоразрядная плазма рус. // Успехи физических наук : журнал. — 1996. — Vol. 166. — № 11. — С. 1197—1217.
  2. Юрий Петрович Райзер Физика газового разряда. Изд. 3-ое, доп. и перераб.. — Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. — 736 с.

Литература[править]

Ссылки[править]

Шаблон:Газоразрядные приборы

Рувики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Низковольтная дуга», расположенная по адресу:

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».