Основные свойства электрической искры (часть 5) |
Экономичность |
Следствием этого является очень высокая степень ионизации (наблюдалась заметная концентрация N4+) и возбуждения электронов при значительном повышении температуры газа (до 60 000 К). Это изображено на рис. 3.5. Указанные процессы сосредоточены в узком канале, начальный диаметр которого равен 40 мкм, что соответствует величине диаметров стримеров, образующихся во время предпробоя. Все тяжелые частицы внутри этих каналов полностью диссоциируются, ионизируются и сильно возбуждаются, так что внутренняя или потенциальная энергия одной тяжелой частицы составляет более 20 эВ по сравнению с 5,5 эВ тепловой энергии (при 60 000 К)-Это показано на рис. 3.6. Поскольку при этом возможно возбуждение более высоких уровней электронов, нетрудно видеть, что при пробое могут накапливаться большие запасы энергии (гораздо большие, чем только за счет повышения температуры). Вследствие чрезвычайно быстрого повышения температуры газа до 60 000 К давление в канале почти мгновенно растет до нескольких сотен бар (1 бар = 106 Па), вызывая распространение и сверхзвуковой скоростью. В процессе этого расширения канал охлаждается, и, поскольку в каждый момент времени соблюдается тепловое равновесие, накопленная потенциальная энергия постепенно превращается в тепловую энергию, что обеспечивает процесс расширения. Так как рекомбинация представляет собой процесс, в котором участвуют три тела, после того как плотность упадет до очень малых значений, будет иметь место повышенная концентрация радикалов. Часть энергии («30 %), отводимая с ударной волной, вскоре возвращается назад, поскольку сферические ударные волны быстро передают заключенную в них энергию молекулам газа, расположенным внутри сферы достаточно малого радиуса (d«2 мм), в которой впоследствии формируется плазма пробоя. Изменение температуры плазмы с течением времени для двух различных значений энергии пробоя графически изображено на рис. 3.7, а на рис. 3.8 приведены значения скоростей расширения и диаметров канала. Благодаря тому, что процессы протекают чрезвычайно быстро, потерь почти нет. Катод остается холодным, и он не может нагреваться от плазмы вследствие теплопроводности. Поскольку пробой является нестационарным разрядом, на заключительных этапах эмиссия электронов становится достаточной для действия катодных механизмов, способствующих передаче сильных токов. Newer news items:
Older news items:
|