Головка - лидер
Cтраница 2
Толчкообразность развития канала лидера обусловливается особенностями образования объемного заряда перед головкой лидера. Объемный заряд, имеющий полярность электрода, с которого развивается лидер, снижает напряженность поля на головке лидера в точке А ( рис. 6.18, е), что приводит к прекращению ионизационных процессов вблизи точки А и остановке лидера. Дальнейшее развитие лидера происходит при повышении напряженности на его головке ( точка Л) как за счет смещения объемного заряда от головки лидера в направлении противоположного электрода, так и за счет его нейтрализации подтекающими электронами. Это сопровождается протеканием тока через лидерный канал и вспышкой свечения по всей его длине. [16]
Линии напряжением 110 кв и выше на металлических и железобетонных опорах защищаются от прямых ударов молнии с помощью стальных тросовых молниеотводов. В лидерной стадии разряда молнии на тросах скапливаются положительные заряды, создающие высокие напряженности электрического поля в промежутке между головкой лидера и тросом, в результате чего разряд молнии направляется в трос. Чем выше расположен трос над проводом и чем ближе он к вертикали, проведенной через провод, тем лучше защитное действие троса. [17]
 |
Пример кривой процентного распределения интервалов между отдельными импульсами кратных ударов молнии. [18] |
Между лидером первого импульса молнии и лидерами последующих повторных импульсов существует коренное различие. В то время как лидер повторного импульса распространяется равномерно со скоростью от 5 - 107 до 1 8 Ю9 см / сек, лидер первого импульса растет скачкообразно. После того, как головка первоначального лидера пробежала по направлению к земле путь около 5 м, в росте лидера наблюдается пауза. Дальнейший рост возобновляется лишь через 50 j сек. Лидер снова проходит путь около 5 м и снова останавливается в своем раз - витии. Такие лидеры называют ступенчатыми. Непрерывно продвигающиеся вперед лидеры носят название стрельчатых: их изображение на бойсограм-ме напоминает собой стрелу с расширенным кончиком. [19]
Vv однозначно связываются с крутизной фронта импульса напряжения. Важным достоинством данной методики, в отличие от использования соотношений типа (1.9), является то, что аналитическое выражение с определенными допущениями описывает реальный физический процесс и имеется физическая основа для дальнейших уточняющих корректив. В частности, напряжение начала разряда может быть выражено через геометрию электрода или радиус головки лидера и критериальные параметры начала прогрессирующей ионизации, а скорость разряда может быть поставлена в зависимость от градиента напряженности поля в разрядном промежутке. Порядок рассчитанных с использованием такого подхода величин скоростей разряда для ряда горных породах соответствует по порядку величин экспериментально определяемым значениям скоростей в прозрачных твердых диэлектриках в примерно таких же условиях пробоя. [20]
Лидеры молнии бывают двух типов. В то время как лидер повторного импульса распространяется равномерно со скоростью от 5 - Ю7 до 1 8 - 109 см. сек, лидер первого импульса в большинстве случаев растет скачкообразно. После того, как головка первоначального лидера пробежала по направлению к земле путь около 5 м, в росте лидера наблюдается пауза. Дальнейший рост возобновляется лишь через 50 мксек. Лидер снова проходит путь около 5 м и снова останавливается в своем развитии. Такие лидеры называют ступенчатыми. Непрерывно продвигающиеся вперед лидеры носят название стрельчатых. Их изображение на бойсо-грамме напоминает собой стрелу с расширенным кончиком. [21]
 |
Отдельные стадии развития обратного разряда и изменение во времени тока молнии. [22] |
На первых стадиях развития лидерного канала напряженность электрического поля на его головке определяется собственными зарядами лидера и находящимися под облаком скоплениями объемных зарядов. Траектория движения лидера не связана с земными объектами. По мере опускания лидера все большее влияние начинают оказывать скопления зарядов на земле и возвышающихся объектах. Начиная с определенной высоты головки лидера ( высота ориентировки), напряженность поля по одному из направлений оказывается наибольшей, и происходит ориентирование лидера на один из наземных объектов. [23]
 |
Скоростная фоторазвертка процесса пробоя в среде с включением ( исландский шпат с включениями халькопирита. [24] |
Качественно отличная картина наблюдается при пробое неоднородных сред, где развитие канала разряда обусловлено лидерным механизмом / 5 /, в частности, в жидкостях. Интересные наблюдения получены при пробое глицерина. Наличие высокой проводимости в глицерине приводит к развитию с острия нескольких лидеров параллельно, причем лидер, ориентирующийся на включение, достигая его, стопорится и зачастую дальше не развивается. Это связано с резким выравниванием поля, так как размер включения ( металлический шар) значительно превосходит размер головки лидера. Параллельно развивающийся лидер замыкает промежуток раньше, чем с включения начнет развиваться следующий лидер. [25]
Измерения, проведенные в Австралии в 90 - х гг. показали, что при увеличении температуры воздуха с 25 до 27 С количество молний увеличилось в сто раз. Можно полагать, что физики не преминут воспользоваться этим для слежения за глобальным повышением температуры планеты. Некоторые параметры молний, о которых не было сообщено в тексте, но которые, несомненно, представляют интерес. Ступенчатый лидер движется ступенями длительностью - 1 мкс и длиной до нескольких десятков метров, паузы между ступенями - 50 мкс, скорость такого лидера превышает 105 м / с, перемещаемый заряд при этом до нескольких десятков кулон, потенциал головки лидера достигает десятков миллионов вольт, канал молнии разогревается до 30 тыс. градусов, стреловидный лидер распространяется со средней скоростью в 1 / 100 скорости света и, наконец, полное время многокомпонентного разряда молнии около 1 5с с межкомпонентными интервалами 10 40 мс. [26]
Концентрация электрической и тепловой энергии в локальном объеме осуществляется в природном явлении, которое наблюдается чаще, чем шаровая молния. Общепризнано, что в природе существует явление, называемое огнями св. Эльма и представляющее собой слаботочный коронный разряд при высоком напряжении. Атомы и молекулы воздуха возбуждаются электронами и затем испускают излучение в видимой и ближней инфракрасной области спектра. Кроме того, в работе [875] показано, что лидер быстро движущегося по направлению к земле канала молнии заполняет весьма ограниченный объем, в котором может происходить локальное накопление энергии. Головка лидера обладает определенным электрическим потенциалом-и поэтому сильно подвержена влиянию непосредственного окружения. [27]
Выявлены следующие основные черты грозовых разрядов. Все грозовые разряды разделяются на два класса: разряды, происходящие между облаками, - разветвленный канал молнии теряется в атмосфере и не достигает земли - и разряды между облаками и поверхностью земли. При этом в большинстве случаев облака оказываются заряженными отрицательно по отношению к земле. Облако играет роль отрицательного электрода искрового промежутка, земля - положительного. Отрицательные молнии составляют в настоящее время главный предмет работ исследователей молнии. К ним относятся все приводимые нами ниже данные, если не будет сделано соответствующей оговорки. Наблюдалось довольно большое число единичных ударов молнии, но, вообще говоря, удары отрицательной молнии являются кратными и состоят из быстро следующих друг за другом импульсов. Бойсограммы и осциллограммы обнаруживают при каждом импульсе наличие так называемого главного канала молнии и обязательно предшествующих образованию этого главного канала лидеров - гораздо менее ярких и часто улавливаемых с трудом на фотопластинке. Подобно стримеру в лабораторной искре лидер как бы пробивает в воздухе путь для разряда и соединяет область скопления отрицательных зарядов в облаке с землей сильно разветвленным каналом ионизованного газа. Значительная часть отрицательного заряда облака в момент достижения земли головкой лидера оказывается разлившейся по каналу. [28]
Страницы: 1 2