Основные свойства электрической искры (часть 4) |
Экономичность |
До тех пор пока в процессе ионизации электронов образуется меньше, чем это необходимо для того, чтобы разряд был самоподдерживающимся, фаза разряда будет фазой предпробоя. При малых скоростях роста напряжения зажигания фаза предпробоя может быть достаточно длительной (несколько минут), это зависит от состава газа, давления и формы искрового промежутка. Чем быстрее рост напряжения, тем короче эта фаза, поскольку процессы ионизации проходят быстрее. Температура газа при этом еще очень близка к ее начальному значению, и средняя плотность электронов менее 1015 э/см3, хотя в отдельных каналах ионизации (стримерах) она может достигать 1018 э/см3. В воздухе и азоте происходит интенсивное излучение молекул N2, что используется в лазерах. Излучение атомов пренебрежимо мало. Ионизированное облако заполняет все пространство искрового промежутка, где напряженность поля достаточно высока. Пробой. По мере того как вырабатывается достаточное количество электронов обратной связи, происходит сверхэкспоненциальное увеличение силы тока разряда под действием объемного заряда, образующегося в проводящих каналах [21 ]. Практически это происходит, когда сила тока превышает «10 мА. Поскольку ток ничем не ограничивается, в течение нескольких наносекунд его сила увеличивается до нескольких сотен или тысяч ампер, увеличение продолжается, пока ему не будет препятствовать сопротивление разряда и внешней цепи вблизи искрового промежутка (т. е. свечи зажигания). На этом этапе напряжение в искровом промежутке и напряженность электрического поля быстро уменьшаются до очень малых значений (100 В и 1 кВ/см соответственно, т. е. происходит пробой). Минимальная энергия, необходимая для начала фазы пробоя при давлении 1 бар (10в Па) и зазоре между электродами свечи зажигания размером 1 мм, составляет 0.3 мДж. Во время пробоя через часть объема, обладающую несколько повышенной электропроводностью, проходит все более интенсивный ток. Плотность ионов быстро увеличивается до значений порядка 1019 э/см3, так что доминирующим процессом потери энергии ускоренными электронами становится обмен энергией между электронами и ионами, обусловленный действием сил Кулона [22]. Несмотря на неблагоприятное соотношение масс электрона и иона, становится возможным эффективный обмен энергией при единичных столкновениях. В результате будет осуществляться передача электроэнергии из емкости разрядника через электрическое поле электронам и ионам. Newer news items:
Older news items:
|