Номер 5, страница 229 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

5. Какие виды самостоятельного разряда вы знаете? Приведите примеры их использования.

Решение

Самостоятельный газовый разряд — это электрический разряд в газе, который способен существовать без внешнего ионизатора, то есть он сам себя поддерживает. Это происходит за счет процессов ионизации атомов газа электронами, ускоренными электрическим полем. Существует четыре основных вида самостоятельного разряда:

• Тлеющий разряд

  Этот вид разряда возникает в газах при низких давлениях (от десятых долей до нескольких миллиметров ртутного столба). Он характеризуется сравнительно небольшим током, высоким напряжением между электродами (сотни вольт) и неравномерным свечением, занимающим почти весь разрядный промежуток. Цвет свечения зависит от рода газа (например, неон — красный, аргон — сине-голубой). Основной процесс, поддерживающий разряд, — это вторичная электронная эмиссия с катода при его бомбардировке положительными ионами.

  Примеры использования:

  • В газосветных (неоновых) трубках для рекламы и декоративного освещения.
  • В люминесцентных лампах (лампах дневного света), где ультрафиолетовое излучение разряда в парах ртути заставляет светиться нанесенный на стенки трубки люминофор.
  • В газовых лазерах (например, в гелий-неоновом лазере).
  • В плазменных панелях телевизоров.
  • В различных технологических процессах, например, для очистки поверхностей, напыления тонких пленок и плазменного травления в микроэлектронике.

  Ответ: Тлеющий разряд — это разряд при низком давлении, используемый в источниках света (люминесцентные и неоновые лампы), газовых лазерах и в плазменных технологиях для обработки материалов.

• Дуговой разряд

  Этот разряд характеризуется очень высокой плотностью тока (от единиц до сотен тысяч ампер) и низким напряжением на разрядном промежутке (десятки вольт). Возникает при различных давлениях, в том числе и при атмосферном. В дуговом разряде катод разогревается до высокой температуры, что вызывает интенсивную термоэлектронную эмиссию — испускание электронов, которые и поддерживают большой ток разряда. Плазма дуги имеет очень высокую температуру (несколько тысяч градусов) и ярко светится.

  Примеры использования:

  • Электродуговая сварка и резка металлов.
  • Дуговые сталеплавильные печи в металлургии.
  • Мощные источники света: прожекторы, лампы для кинопроекторов (ртутные, ксеноновые лампы высокого давления).
  • В высоковольтных выключателях для гашения дуги, возникающей при размыкании цепи.

  Ответ: Дуговой разряд — это разряд с высокой плотностью тока и высокой температурой, применяемый для сварки и плавки металлов, а также в мощных источниках света.

• Искровой разряд

  Это нестационарная (кратковременная) форма разряда, возникающая в газах при высоких давлениях (обычно при атмосферном) и очень высоких напряженностях электрического поля. Он имеет вид ярких, прерывистых, разветвленных каналов (стримеров), которые пронизывают разрядный промежуток. Процесс длится очень короткое время (микросекунды) и сопровождается выделением большого количества энергии, звуковым эффектом (треск) и яркой вспышкой света.

  Примеры использования:

  • В свечах зажигания двигателей внутреннего сгорания для воспламенения топливно-воздушной смеси.
  • В разрядниках для защиты линий электропередач и электрооборудования от перенапряжений (например, от удара молнии).
  • Молния — гигантский искровой разряд в атмосфере.
  • В электроэрозионной обработке металлов.

  Ответ: Искровой разряд — это кратковременный разряд при высоком давлении, который используется для поджигания смесей (свечи зажигания), в качестве защитных устройств, а его природным проявлением является молния.

• Коронный разряд

  Этот разряд возникает в сильно неоднородных электрических полях, например, вблизи остриев, тонких проводов, находящихся под высоким напряжением. Ионизация газа происходит только в небольшой области вблизи электрода с малой кривизной поверхности, где напряженность поля максимальна. Разряд не перекрывает весь промежуток, а "короной" окружает электрод. Обычно имеет вид слабого свечения (голубоватого или фиолетового).

  Примеры использования:

  • В электрофильтрах для очистки промышленных газов и воздуха от пыли и дыма.
  • В озонаторах для получения озона.
  • В копировальных аппаратах (ксероксах) и лазерных принтерах для зарядки светочувствительного барабана.
  • В бытовых ионизаторах воздуха.
  • Является вредным явлением на линиях электропередач высокого напряжения, так как приводит к потерям энергии.

  Ответ: Коронный разряд — это локализованный разряд в неоднородном поле, применяемый в системах очистки воздуха (электрофильтры), озонаторах и в копировальной технике.