Автоэлектронная эмиссия – вырывание электронов из металла электрическим полем.

Типы самостоятельных разрядов

В зависимости от давления газа, конфигурации электродов, параметров внешней цепи можно выделить 4 типа самостоятельных разрядов:

• Тлеющий разряд наблюдается при низком давлении (~ 0,01 мм.рт.ст.), является следствием ударной ионизации и вторичной электронной эмиссии.

• Коронный разряд возникает на остриях («огни святого Эльма»).

• Искровой разряд является следствием фотоэмиссии и возникновения стримеров.

• Дуговой разряд является следствием термоэлектронной эмиссии.

Тлеющий разряд

Возникает при низком давлении.

Схема эксперимента: в стеклянную трубку длиной 30-50 см впаяны электроды, к которым прикладывается постоянное напряжение в несколько сотен вольт.

● При давлении Р ≈ 5,3 ÷ 0,7 кПа наблюдается

Разряд в виде шнура красного цвета, идущего от

Катода к аноду. При понижении давления

Шнур утолщается.

● При Р ≈ 13 Па в разряде появляется несколько областей.

● При дальнейшем понижении давления Р ≤ 13 Па свечение газа ослабевает и

возникает свечение стенок трубки – катодолюминесценция.

Астоново темное пространство, названное в честь Ф.Астона (1877-1945), впервые наблюдавшего его.

2 – первое катодное свечение (катодная пленка).

Катодное темное пространство.

Тлеющее свечение имеет резкую границу со стороны катода, возникает из-за рекомбинации электронов с положительными ионами.

Фарадеево темное пространство.

Положительный столб.

Применение: лампы дневного света – в трубке пары ртути;

Газосветные трубки – неон дает красный свет, аргон – синевато-зеленый.

Коронный разряд

Высоковольтный электрический разряд при высоком давлении (~ атмосферном) в сильно неоднородном электрическом поле (вблизи электродов с большой кривизной поверхности – острия, линии электропередач).

При напряженности электрического поля Е ~ 30 кВ/см вблизи острия возникает свечение по форме напоминающее корону.

В зависимости от знака коронирующего электрода различают отрицательную или положительную корону.

• Коронирует катод – отрицательная корона: электроны выбиваются из катода при его бомбардировке положительными ионами. Электроны вызывают ударную ионизацию молекул газа.

• Коронирует анод – положительная корона: электроны рождаются вследствие фотоионизации газа вблизи анода.

Применение: молниеотводы, электрофильтры, нанесение красок в коронном разряде.

Вредное действие: радиопомехи; возникновение на проводах высоковольтных ЛЭП приводит к возникновению утечек тока (для снижения утечек высоковольтные провода делают большего диаметра).

Кистеобразные формы коронного разряда в атмосферном воздухе.

Острие с гиперболической вершиной (радиус кривизны 1,5 мм):

а – потенциал острия +25 кВ, стримерная корона;

б – потенциал острия -25 кВ, отрицательная корона в импульсном режиме;

в – потенциал острия -60 кВ, отрицательная корона в непрерывном режиме

А б в

Искровой разряд

Возникает при больших напряжениях электрического поля ≈ 3∙106 В/м в газе, находящемся под давлением порядка атмосферного.

Стримернаятеория.

В природе примером искрового разряда является молния.

Появлению ярко светящегося канала искры предшествует возникновение слабосветящихся скоплений ионизованного газа – стримеров.

Стримеры возникают в результате образования электронных лавин вследствие

Ударной ионизации,

Фотонной ионизации газа.

Лавины, следуя одна за другой, образуют проводящие каналы из стримеров, следствием чего является образование канала искрового разряда.

Применение: свеча зажигания, искровые разрядники, электроискровая обработка металлов.

Дуговой разряд

Впервые дуговой разряд был получен

В.В. Петровым в 1802 г.

Возникает после зажигания искрового разряда при уменьшении расстояния между электродами, что приводит к резкому возрастанию тока (до сотен ампер). При этом напряжение на разрядном промежутке падает (~ десятки вольт).

• Поддерживается за счет высокой