ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие редактора перевода из "Электрическая дуга " Одной из причин, побудивших предпринять перевод на русский язьш книги Дж. М. Самервилла Электрическая дуга , явилась актуальность изложенной в ней темы. Актуальная тема... Довольно странное выражение применительно к явлению, открытому 160 лет назад И все-таки это так. Электрическая дуга, впервые наблюдавшаяся В. В. Петровым в 1802 г., вновь привлекает пристальное внимание исследователей. На этот раз как единственный пока источник стационарной высокотемпературной плазмы. Той самой плазмы, которая нужна для термоядерных генераторов энергии и для межпланетных ионных ракетных двигателей. [c.3] Не устарели и ставшие обыдненными такие области технического применения дугового разряда, как электрометаллургия, сварочная техника, светотехника, преобразование электрического тока. [c.3] Дуговой разряд привлекает внимание специалистов самых различных профессий. Им заинтересовались даже астрофизики. И неудивительно. Ведь электрическая дуга явилась для них той земной лабораторией, в которой они смогли проверить свои теории строения звезд. [c.3] Но в то же самое время дуговой разряд представляет собой явление сложное и мало изученное. Несмотря иа интенсивные исследования, наши знания о ряде происходящих в дуге процессов все еще недостаточны и недостоверны. [c.3] Книга состоит из двух частей. В первой части, посвященной устойчивому дуговому разряду, отдельно рассмотрены явления в положительном столбе, в прикатодной и прианодной областях. Такой подход позволяет автору подчеркнуть специфику процессов в пределах каждого из указанных участков дуги. Вторая часть посвящена тем видам электрического разряда, которые могут привести к устойчивой электрической дуге. [c.3] При редактировании перевода были исправлены замеченные в оригинале ощибки и в список литературы добавлены названия имеющихся на русском языке книг по электрическому разряду в газах (обозначены звездочками). [c.3] Все иллюстрации выполнены в единой графической манере, выбранной для данной монографии. Ими не следует пользоваться вместо первоисточников для получения точных данных. [c.4] В нормальном состоянии газы являются хорошими электрическими изоляторами. Однако, приложив достаточно сильное электрическое поле, можно вызвать нарушение, их изолируюш,их свойств, благодаря чему появляется возможность пропускать через газ значительные токиПрохождение тока через газ по историческим причинам получило название электрического разряда . Возникаюш ие прд этом явления зависят от рода и давления газа, от материала, из которого изготовлены электроды, от геометрии электродов и окружающего их сосуда, а также от протекающего тока. Различные формы разряда получили специальные названия, как-то темный разряд, корана, тлеющий разряд и т. д. Мощные разряды, однако (имеются в виду токи от до 10 а), даже при различных условиях обладают рядом общих особенностей, позволяющих объединить их под одним названием — дуговой разряд . [c.5] Термин дуга применяется только к устойчивым или квазиустойчивым видам разряда. Дугой принято считать конечную форму разряда, развившегося при любых обстоятельствах, если через газ проходит достаточно большой ток. Такой разряд можно получить различными путями. [c.5] Во-вторых, дуга может развиться из неустойчивого переходного искрового разряда. В этом случае дуга может быть получена, например, если разряд возникает между электродами в газе нри давлении порядка атмосферного под действием напряжения, способного вызвать пробой промежутка и поддерживать ток при значении, достаточном для горения дуги. Все промежуточные стадии перед дуговым разрядом являются неустойчивыми, и, если напряжение недостаточно для поддержания тока дуги, разряд гаснет или становится прерывистым. В этих условиях напряжение между электродами не будет больше функцией только или даже главным образом тока, но зависит также и от времени. Поэтому ход процесса лучше изображать с помощью кривой тока и кривой напряжения в зависимости от времени (рнс. 2). Из этого рисунка видно, что за промежуток времени порядка 10- сек происходит крутой спад напряжения от значения, близкого к пробивному после этого наблюдается более или менее резко выраженная ступенька (которой иногда может и не быть). Спустя примерно 10- сек напряжение составляет лишь несколько десятков вольт. Затем происходит постепенное приближение к устойчивому состоянию, которое наступает лишь после установления теплового равновесия для электродов и сосуда. Этот процесс может длиться несколько минут. На рис. 2 точка А соответствует началу резкого спада напряжения. Между началом пробоя и моментом спада напряжения в точке А может пройти относительно большой промежуток времени ( время формирования).-Неустойчивый разряд, возникающий в точке А, называется искрой. [c.7] Второй характерной чертой дугового разряда является большая плотность тока в газе и на электродах по сравнению со всеми друли-ми формами устойчивых разрядов при том же давлении газа. [c.9] Плотность тока дуги может достигать сотен а1см в газе и тысяч и миллионов а/см , на электродах. [c.9] Третья черта, с которой часто ассоциируется представление о дуговом разряде, — это высокая температура газа в проводящем канале. Она не является обязательной характеристикой дуги, так как зависит от давления газа при высоких давлениях температуры лежат в диапазоне 5 ООО—50 000° С, при низких же давлениях они лищь слегка превышают температуру окружающей среды. Иногда дуговые разряды подразделяют в зависимости от температуры проводящего канала на термические и атермические. [c.9] В длинной дуге М0Ж)Н0 отчетливо различить области, соответствующие трем перечисленным процессам. Это проводящий столб или канал в газе, свойства которого вдали от электродов мало зависят от явлений, имеющих место у электродов, и две области вблизи электродов, где свойства канала либо претерпевают сильные изменения, либо полностью определяются процессами, происходящими у электродов. [c.10] Заряженные частицы. У большинства газов в проводящем состоянии носителями зарядов являются электроны я положительные оны, хотя в некоторых случаях эту роль выполняют и отрицательные ионы. В данном разделе мы ограничим наше рассмотрение газами, в которых присутствуют только электроны и какой-нибудь один вид однозарядных положительных ионов. [c.11] Прежде всего важно отметить, Что всюду в этой книге, где будет говориться о проводимости газа, Уе означает так называемую скорость дрейфа электронов, которая значительно меньше скорости их беспорядочного теплового движения. В отсутствие электрического поля электроны совершают лишь беспорядочное движение со средней скоростью выше 10 сж/се/с. При этом часто происходят столкновения электронов с молекулами газа. В промежутках между столкновениями траектории свободного пробега электронов прямолинейны и беспорядочно ориентированы и средняя скорость в л ю б о м и а-правлении равна нулю. Действие электрического поля X заключается в том, что к каждому электрону прикладывается направленная вдоль поля сила, в результате чего на скорость теплового движения накладывается составляющая скорости, параллельная полю. Таким образом, средняя скорость в направлении, параллельном полю, равна уже не нулю, а Ve, т. е. скорости дрейфа. Следует добавить, что, помимо того, что поле X вызывает появление скорости дрейфа, оно, как мы увидим далее, приводит также к повышению средней скорости беспорядочного движения электронов. [c.11] Величину е/Х можно назвать электронной составляющей проводимости газа. Она также является функцией X. [c.12] Вернуться к основной статье