Продольный градиент - потенциал
Cтраница 1
Продольный градиент потенциала остается постоянным по длине столба. [1]
Максимальная величина продольного градиента потенциала по ленте электростатического генератора ограничивается свойствами материала ленты. К материалу ленты предъявляются следующие требования: высокая механическая и электрическая прочность, высокое значение поверхностного и объемного сопротивлений, большое значение диэлектрической проницаемости, огнеупорность, негигроскопичность. Этому комплексу требований трудно удовлетворить одновременно. Наиболее пригодными являются хлопчатобумажные прорезиненные ленты. [2]
 |
Теоретическая кривая зависимости катодного падения от плотности тока. ( То и другое выражено в безразмерных величинах. [3] |
Так как на границе области катодного падения продольный градиент потенциала в разряде чрезвычайно мал или даже имеет обратное направление вследствие диффузии электронов, то количество положительных ионов, проникающих в область катодного падения из частей разряда, лежащих дальше от катода, ничтожно мало или равно нулю. [4]
Зависимыми переменными, которые теория стремится выразить через данные наперед параметры разряда, являются: продольный градиент потенциала JEap, концентрация электронов по оси трубки пе, температура электронного газа Те или соответствующая средняя скорость беспорядочного движения электронов ve, плотность тока положительных ионов на стенки ip, суммарная мощность излучения плазмы ( мощность излучения единицы длины трубки) j § R. Вспомогательным параметром, необходимым для решения задачи, является еще число ионизации, приходящихся на один электрон в течение одной секунды. Излучаемая мощность, в свою-очередь, связана с концентрацией возбужденных атомов па. Ввиду практической невозможности решить задачу с учетом всех многочисленных возбуждаемых в разряде энергетических уровней атомов обычно делают упрощающее предположение о наличии одного усредненного возбужденного уровня. Для решения составляют уравнения, связывающие отдельные искомые параметры плазмы между собой и с наперед заданными макроскопическими параметрами. Число уравнений должно быть равно числу параметров, которые желательно вычислить или необходимо ввести для решения задачи. [5]
Зондовые измерения показывают, что положительный столб - это плазма с концентрацией заряженных частиц, убывающей от оси к стенкам. Продольный градиент потенциала и сила электронного и ионного токов ( в простейшем случае сплошного столба, см. ниже § 29) не меняются вдоль столба. Значит, со стороны анода выходит из столба такое же количество электронов, какое в него вошло со стороны катода; то же самое, только с переменой направления, верно для ионов. Но, конечно, выходят из столба не те электроны и ионы, которые в него вошли. В столбе на всем его протяжении интенсивно идут образование и нейтрализация заряженных частиц обоих знаков. Причиной появления заряженных частиц служат столкновения электронов с молекулами газа, а нейтрализация электронов и ионов происходит на стенках трубки, куда они уходят под действием радиального электрического поля и теплового движения. В стационарном состоянии оба эти процесса вполне скомпенсированы. Положительный столб ничего не прибавляет к катодной части разряда и ничего не отнимает от нее, он играет роль провода, соединяющего эту часть разряда с анодом. Поэтому изучение тлеющего разряда естественно следует начинать с его катодной части, где сосредоточены все процессы, необходимые для стабильного существования разряда. [6]
Наперед заданными параметрами являются: радиус разрядной трубки а, давление газа Р, температура стенок трубки, совпадающая ( при длине свободного пути, соизмеримой с радиусом) с температурой нейтрального газа Тд, и, наконец, разрядный ток /, регулируемый внешним сопротивлением. Зависимые переменные, которые теория стремится выразить через данные наперед параметры разряда, - продольный градиент потенциала Ez, концентрация электронов по оси трубки п0, температура электронов Те, плотность тока положительных ионов на стенки трубки ip и число ионов, образуемых в 1 сек, приходящееся на один электрон А. [7]
В этом разделе будут рассмотрены условия, при которых можно поддерживать в газе длинный проводящий канал, способный пропускать сравнительно большие токи. При этом полезно разобрать какой-либо конкретный пример, когда диаметр канала, ток в нем и продольный градиент потенциала близки к значениям, встречающимся на практике. Представляет интерес выяснить, ( Насколько точно можно предсказать свойства такого канала, не пользуясь данными эксперимента. [8]
Ленты применено специальное устройство. На расстоянии 12 7 мм друг от друга с каждой стороны ленты помещаются алюминиевые диски, служащие для выравнивания продольные градиентов потенциала. При таком контакте происходит утечка зарядов с ленты на эквипотенциальные диски, что влечет за собой неустойчивость зарядного режима и потенциала электрода высокого напряжения. Для предотвращения такого соприкосновения вдоль всей колонны размещаются ограничители или направляющие устройства, изолирующие ленту от эквипотенциальных стержней. [9]
Сумму катодного и анодного падений потенциала можно определить, сближая анод и катод до исчезновения положительного столба и измеряя напряжение между электродами. В случае дуги при низком давлении можно определить значения потенциала в двух точках столба дуги, пользуясь методом зондо-вых характеристик, вычислить отсюда продольный градиент потенциала и далее подсчитать как анодное, так и катодное падение потенциала. [10]
Более подвижные электроны при образовании столба заряжают стенки трубки отрицательно по отношению к плазме, в результате чего в столбе, кроме продольного градиента потенциала Ег, появляется радиальный градиент Ег. Как известно, в плазме электроны имеют максвелловское распределение скоростей. [11]
Стягивание положительного столба разряда объясняется тем, что по оси цилиндрической трубки температура газа всегда выше, чем у стенок, вследствие потери тепла стенками в окружающее пространство. Из-за более высокой температуры плотность газа около оси меньше, а следовательно, свободный путь электронов больше, и условия для прохождения разряда здесь благоприятнее; при меньшей плотности для поддержания разряда требуется меньший продольный градиент потенциала. Стягивание разряда к оси трубки приводит к увеличению плотности тока и к еще большему разогреванию газа в центральных частях трубки. [12]
Экспериментально установлено, что в темном остове существует для каждого газа определенное падение потенциала, пропорциональное давлению газа. Это падение, отнесенное к 1 см длины и давлению 1 мм рт. ст., называют нормальным градиентом для данного газа. В случаях, когда в разрядной трубке возникает светящийся положительный столб, продольный градиент потенциала при том же давлении всегда больше, чем нормальный градиент. Продольный градиент положительного столба и яркость свечения столба увеличиваются с уменьшением диаметра трубки. Эти явления объясняются следующим образом. [13]
Поэтому в узкой трубке стационарному режиму соответствует больший продольный градиент, чем в широкой. В широком разрядном сосуде поле, создаваемое электродами, и область, в которой имеет место разряд, сосредоточены в основном в средней части разрядного промежутка. Поэтому дальнейшее увеличение поперечных размеров сосуда уже не приводит к уменьшению устанавливающегося при данных условиях продольного градиента потенциала. Увеличение градиента потенциала в узкой трубке по сравнению с широкой приводит к увеличению не только ионизации, но и свечения газа. [14]
Анодные и катодные зоны на трубопроводе и их протяженность определяются по величине и направленности градиента потенциалов Д F, измеренного на поверхности земли, над трубопроводом. Положительные значения поперечного градиента потенциалов соответствуют анодным участкам трубопровода, отрицательные - катодным. Для определения поперечного градиента потенциалов необходима установка измерительного электрода в 15 м от трубопровода, поэтому при отсутствии такой возможности коррозионно опасные зоны находят измерением продольного градиента потенциала. [15]
Страницы: 1 2