Молния газовый разряд природных условиях реферат

Молния — газовый разряд в природных условиях

Термином газовый разряд пользуются, когда хотят сказать, что в газообразной среде протекает электрический ток, Электрические токи в газах разнообразны во многих отношениях. Они могут отличатся между собой не только по величине и длительности, но и по происходящим в них физическим процессам, в первую очередь по тем процессам, которыми обусловлена электрическая проводимость газа, т.е. появления в нем свободных носителей заряда. Различие в механизме возникновения и поддерживания проводимости отражается как во «внешнем виде» явления (т.е. в интенсивности, спектре, пространственном и временном распределении его излучения), так и в его электрических характеристиках – внешних (вольтамперная, вольтсекундная и т.д.) и внутренних (пространственное и временное распределение электрического поля, плотности тока, объемных зарядов, концентрации электронов ионов и т.д.).

Ввиду такого разнообразия видов токов в газах, систематическое изучение их требует классификации, которую естественно проводить либо его внешним (феноменологическим) признаком различных видов тока, либо по существу происходящих физических процессов.

Токи проводимости в газах делятся на самостоятельные и несамостоятельные. Это деление связано с основным свойством газа – быть непроводником тока в нормальном состоянии. Вследствие этого свойства газа для возникновения в нем тока проводимости требуется:

a) появление в газе свободных носителей заряда (электронов и ионов), т.е. возникновение проводимости;

b) сообщение этим носителям направленного движения.

Если в газе наложенное на него электрическое поле осуществляет обе функции в такой степени, что для обеспечения тока, достаточно поддерживать только это поле, то такой ток называется самостоятельным. В случаях, когда для поддержания тока в газе необходим внешний источник ионизации и устранение которого приводит исчезновению тока, ток называется несамостоятельным.

Самостоятельные токи, как и все физические явления, можно разделить по основному критерию динамики – по протеканию явления времени – на установившиеся и неустановившиеся.

К неустановившимся (стационарным) токам следует относить только токи, сила которых не меняется с течением времени (i=const), а всякий ток сила которого переменна во времени считают неустановившимися.

Удобно выделить 3 типа стационарного газового разряда (тока), в зависимости от переменного им тока:

1. Таунсендовский, или темный разряд (ток разряда не выше 10 -6 А).

Это самостоятельный ток, протекающий в однородном или слабо неоднородном поле. Плотность этого тока настолько мала, что он не сопровождается заметным свечением (отсюда название); имеет место преимущественно при низком давлении газа.

2. Тлеющий разряд (ток приблизительно от10 -6 до 10 -1 А).

Электрическое поле обладает наибольшей напряженностью в ограниченной области катода. Для этого вида разряда верно равенство

U_i – ионизированный потенциал газа.

Возникает при низких давлениях.

3. Дуговой разряд (ток около 10 -1 А и выше)

Электрическое поле также обладает наибольшей напряженностью. Но для данного разряда характерно следующей неравенство

Нестационарные разряды, или искры могут возникать в широком диапазоне токов и давлений. К ним можно отнести В4 – токи (высококачественные). Например, «факельный разряд» — В4 – ток при высоком давлении. Однако классифицировать, нестационарные разряды нелегко, но в принципе в этом и нет необходимости.

Появление самостоятельного тока в газе (пробой газа), называемый также «зажиганием», связан с появлением значительной проводимости в газе, ранее не проводившем вовсе. Для начала пробоя необходимо, чтобы в газовом промежутке были свободные носители заряда – электроны, ионы (хотя бы один электрон). Здесь возможны два случая:

a) свободные носители заряда появляются под действием постороннего фактора (таким образом происходит переход несамостоятельного иона в самостоятельный.

b) свободные носители остались от предыдущего прохождения самостоятельного тока – случай «повторного зажигания».

Пробой газа происходит за время движения электронных лавин и может быть порядка 10 -7 сек. и даже меньше.

Процессом, обратным возникновению самостоятельного тока в газе его происхождение («гашение»). С ним связано явление остаточной проводимости и ее распада (деионизации газа), а также различные виды остаточных токов (например, обратные токи ионных вентилей). Исчезновение газовой проводимости длится 10 -5 сек и более.

Газовые разряды в природных условиях – привычное явление, это – молнии и полярные сияния, образующиеся в верхней атмосфере при очень низком давлении.

Источник

Молния — газовый разряд в природных условиях

Причины возникновения молнии, различные виды электрических зарядов, физика линейной молнии, искровой разряд, теории его возникновения, шаровая молния. Исторические воззрения на молнии. Молниезащита – меры предохранения, статистические данные ударов молнии

Соглашение об использовании материалов сайта

Просим использовать работы, опубликованные на сайте, исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Природа молнии и методы ее измерения. Возникновение статического электричества при накоплении неподвижных зарядов. Шаровая молния как сферический газовый разряд, возникающий при ударе обычной молнии. Проявление электрических явлений в живой природе.

Продолжительность жизни шаровой молнии как проявления атмосферного электричества. Сведения о случаях наблюдения шаровой молнии, собранные Д. Арго. Основные свойства шаровой молнии: бесшумность, характерный цвет, траектория движения, признаки угасания.

Исследование шаровой молнии с точки зрения физики. Внешний вид, природа и свойства шаровой молнии: ее физическая и химическая характеристики. Гипотеза квантовой природы шаровой молнии. Основные правила безопасности при встречей с шаровой молнией.

Молнии, бьющие из грозовых облаков. Электрические разряды, переносящие отрицательный заряд величиной в несколько десятков кулон. Молния как вечный источник подзарядки электрического поля Земли. Как вызвать разряд молнии. Фульгурит или окаменевшая молния.

Физические свойства и процесс формирования молнии. Стадии процесса развития наземной и внутриоблачные молнии. Взаимодействие молнии с поверхностью земли и расположенными на ней объектами. Последствия поражения человека молнией. Интересные факты о молнии.

Гром — звуковое явление в атмосфере, сопровождающее разряд молнии. Общее понятие и механизм образования искрового разряда. Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере. Стадии формирования и виды молний. Поражение человека молнией.

Общая характеристика процесса возникновения шаровой молнии как физического явления, анализ перспектив ее использования в качестве источника электрической энергии. Описание технологий передачи энергии на расстояние путем использования шаровой молнии.

Источник