Yaşadığımız dövrü elektrik əsri adlandırmaq olar. Kompüterlərin, televizorların, avtomobillərin, peyklərin, süni işıqlandırma cihazlarının işləməsi onun istifadə edildiyi nümunələrin yalnız kiçik bir hissəsidir. Bir insan üçün maraqlı və vacib proseslərdən biri elektrik boşalmasıdır. Gəlin bunun nə olduğuna daha yaxından nəzər salaq.
Elektrik Tədqiqatının Qısa Tarixi
İnsan elektriklə nə vaxt tanış olub? Bu suala cavab vermək çətindir, çünki o, yanlış şəkildə qoyulub, çünki ən diqqət çəkən təbiət hadisəsi qədim zamanlardan məlum olan ildırımdır.
Elektrik proseslərinin mənalı tədqiqi yalnız 18-ci əsrin birinci yarısının sonunda başladı. Burada yüklü hissəciklərin qarşılıqlı təsir gücünü tədqiq edən Çarlz Kulonun, qapalı dövrədə cərəyanın parametrlərini riyazi şəkildə təsvir edən Corc Om və Benjamin Franklinin elektrik haqqında insanın ideyalarına ciddi töhfəsini qeyd etmək lazımdır. yuxarıda qeyd olunanların təbiətini öyrənərək çoxlu təcrübələr aparmışdırildırım. Onlardan əlavə Luici Qalvani (sinir impulslarının tədqiqi, ilk “batareyanın” ixtirası) və Maykl Faraday (elektrolitlərdə cərəyanın tədqiqi) kimi alimlər elektrik fizikasının inkişafında böyük rol oynamışlar.
Bütün bu alimlərin nailiyyətləri mürəkkəb elektrik proseslərinin öyrənilməsi və başa düşülməsi üçün möhkəm zəmin yaratmışdır, onlardan biri də elektrik boşalmasıdır.
Boş altma nədir və onun mövcudluğu üçün hansı şərtlər lazımdır?
Elektrik cərəyanının boşaldılması qaz mühitində müxtəlif potensiala malik iki fəza bölgəsi arasında yüklü hissəciklərin axınının olması ilə xarakterizə olunan fiziki prosesdir. Gəlin bu tərifi parçalayaq.
Birincisi, insanlar boşalma dedikdə həmişə qazı nəzərdə tuturlar. Mayelərdə və bərk cisimlərdə boşalmalar da baş verə bilər (bərk bir kondansatörün parçalanması), lakin bu fenomenin öyrənilməsi prosesi daha az sıx bir mühitdə nəzərdən keçirmək daha asandır. Üstəlik, tez-tez müşahidə olunan və insan həyatı üçün böyük əhəmiyyət kəsb edən qazlardakı boşalmalardır.
İkincisi, elektrik boşalmasının tərifində deyildiyi kimi, o, yalnız iki vacib şərt yerinə yetirildikdə baş verir:
- potensial fərq olduqda (elektrik sahəsinin gücü);
- yük daşıyıcılarının mövcudluğu (sərbəst ionlar və elektronlar).
Potensial fərq yükün yönəldilmiş hərəkətini təmin edir. Müəyyən bir həddi aşarsa, öz-özünə dayanmayan boşalma çevrilirözünü dəstəkləyən və ya özünü dəstəkləyən.
Pulsuz yük daşıyıcılarına gəldikdə, onlar həmişə istənilən qazda mövcuddur. Onların konsentrasiyası, əlbəttə ki, bir sıra xarici amillərdən və qazın özünün xüsusiyyətlərindən asılıdır, lakin onların mövcudluğu faktı mübahisəsizdir. Bu, Günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüalar, kosmik radiasiya və planetimizin təbii şüalanması kimi neytral atomların və molekulların ionlaşma mənbələrinin mövcudluğu ilə bağlıdır.
Potensial fərq və daşıyıcı konsentrasiyası arasındakı əlaqə boşalmanın xarakterini müəyyən edir.
Elektrik boşalmalarının növləri
Bu növləri sadalayaq, sonra onların hər birini daha ətraflı xarakterizə edəcəyik. Beləliklə, qaz mühitindəki bütün boşalmalar adətən aşağıdakılara bölünür:
- tüstülənən;
- qığılcım;
- qövs;
- tac.
Fiziki cəhətdən onlar bir-birindən yalnız gücə (cari sıxlığa) və nəticədə temperatura görə, eləcə də zamanla təzahür etmə xarakterinə görə fərqlənirlər. Bütün hallarda söhbət müsbət yükün (kationların) katoda (aşağı potensial sahə) və mənfi yükün (anionların, elektronların) anoda (yüksək potensial zona) ötürülməsindən gedir.
Glow Boşalma
Onun mövcudluğu üçün aşağı qaz təzyiqləri (atmosfer təzyiqindən yüzlərlə və minlərlə dəfə az) yaratmaq lazımdır. Bir növ qazla doldurulmuş katod borularında (məsələn, Ne, Ar, Kr və başqaları) parıltı boşalması müşahidə olunur. Borunun elektrodlarına gərginliyin tətbiqi aşağıdakı prosesin aktivləşməsinə gətirib çıxarır: qazda mövcuddurkationlar sürətlə hərəkət etməyə başlayır, katoda çatır, onu vurur, impuls ötürür və elektronları sökür. Sonuncu, kifayət qədər kinetik enerjinin olması halında, neytral qaz molekullarının ionlaşmasına səbəb ola bilər. Təsvir edilən proses yalnız katodu bombalayan kationların kifayət qədər enerjisi və elektrodlardakı potensial fərqdən və borudakı qaz təzyiqindən asılı olan müəyyən miqdarda enerjisi olduğu halda öz-özünə davam edəcək.
Glow axıdılması parlayır. Elektromaqnit dalğalarının emissiyası iki paralel proseslə bağlıdır:
- enerji buraxılması ilə müşayiət olunan elektron-kation cütlərinin rekombinasiyası;
- neytral qaz molekullarının (atomlarının) həyəcanlanmış vəziyyətdən əsas vəziyyətə keçidi.
Bu tip boşalmanın tipik xüsusiyyətləri kiçik cərəyanlar (bir neçə milliamper) və kiçik stasionar gərginliklərdir (100-400 V), lakin hədd gərginliyi qazın təzyiqindən asılı olaraq bir neçə min voltdur.
Parıltı boşalmasına misal olaraq flüoresan və neon lampaları göstərmək olar. Təbiətdə bu tip şimal işıqlarına (Yerin maqnit sahəsində ion axınının hərəkəti) aid edilə bilər.
Qığılcım boşalması
Bu, ildırım kimi görünən tipik atmosfer elektrik boşalmasıdır. Onun mövcudluğu üçün yalnız yüksək qaz təzyiqlərinin (1 atm və ya daha çox) olması deyil, həm də böyük gərginliklər lazımdır. Hava kifayət qədər yaxşı dielektrikdir (izolyator). Onun keçiriciliyi asılı olaraq 4 ilə 30 kV/sm arasında dəyişirtərkibində nəmlik və bərk hissəciklərin olması. Bu rəqəmlər göstərir ki, qırılma (qığılcım) yaratmaq üçün havanın hər metrinə minimum 4.000.000 volt verilməlidir!
Təbiətdə belə hallar toplanmış buludlarda baş verir, o zaman hava kütlələri, hava konveksiyası və kristallaşma (kondensasiya) arasındakı sürtünmə nəticəsində yüklər buludların aşağı təbəqələri mənfi, üst təbəqələr isə müsbət yüklənir. Potensial fərq tədricən toplanır, dəyəri havanın izolyasiya imkanlarını (metr başına bir neçə milyon volt) aşmağa başlayanda ildırım baş verir - saniyənin bir hissəsi üçün davam edən elektrik boşalması. Ondakı cari güc 10-40 min amperə çatır və kanalda plazmanın temperaturu 20.000 K-ə yüksəlir.
Şimşək prosesi zamanı ayrılan minimum enerjini aşağıdakı məlumatları nəzərə alsaq hesablamaq olar: proses t=110-6 s ərzində inkişaf edir, I=10 000 A, U=109 B, onda biz əldə edirik:
E=IUt=10 milyon J
Nəticədə rəqəm 250 kq dinamitin partlaması nəticəsində ayrılan enerjiyə bərabərdir.
Qövs boşalması
Qığılcım kimi, qazda kifayət qədər təzyiq olduqda baş verir. Onun xüsusiyyətləri qığılcımla demək olar ki, tamamilə oxşardır, lakin fərqlər var:
- Birincisi, cərəyanlar on min amperə çatır, lakin eyni zamanda gərginlik bir neçə yüz voltdur, bu dayüksək keçirici mühit;
- ikincisi, qövs boşalması qığılcımdan fərqli olaraq zamanla sabit olaraq mövcuddur.
Bu tip boşalmaya keçid gərginliyin tədricən artması ilə həyata keçirilir. Boşalma katoddan termion emissiya hesabına saxlanılır. Bunun parlaq nümunəsi qaynaq qövsüdür.
Korona boşalması
Qazlardakı bu tip elektrik boşalmalarını Kolumbun kəşf etdiyi Yeni Dünyaya səyahət edən dənizçilər tez-tez müşahidə edirdilər. Onlar dirəklərin ucundakı mavi parıltını "Müqəddəs Elmonun işıqları" adlandırdılar.
Çox güclü elektrik sahəsi gücünə malik olan obyektlərin ətrafında tac boşalması baş verir. Belə şərait iti obyektlərin (gəmilərin dirəkləri, dam örtüyü olan binalar) yaxınlığında yaradılır. Bir cismin müəyyən bir statik yükü olduqda, onun uclarında sahənin gücü ətrafdakı havanın ionlaşmasına səbəb olur. Yaranan ionlar sahənin mənbəyinə doğru sürüşməyə başlayır. Parıltı boşalması halında olduğu kimi oxşar proseslərə səbəb olan bu zəif cərəyanlar parıltının görünüşünə səbəb olur.
İnsan sağlamlığı üçün boşalma təhlükəsi
Korona və parıltı atqıları insanlar üçün xüsusi təhlükə yaratmır, çünki onlar aşağı cərəyanlarla (milliamp) xarakterizə olunur. Yuxarıda göstərilən digər iki boşalma onlarla birbaşa təmasda olduqda ölümcüldür.
İnsan ildırımın yaxınlaşmasını müşahidə edirsə, o zaman bütün elektrik cihazlarını (o cümlədən cib telefonlarını) söndürməli, həmçinin özünü elə yerləşdirməlidir ki, ətrafdakılardan fərqlənməsin.hündürlük.
