Газды разрядтық аралықтардың электрлік беріктігі

Дәріс мақсаты: Студенттерге газдардағы электрфизикалық процестерді, ауа аралығындағы разряд дамуының негізгі сатыларын түсіндіру.

Дәріс мазмұны:

1. Газдардағы электрфизикалық процестер.

2. Ауа аралығындағы разряд дамуының негізгі сатылары.

3. Қатты диэлектриктің таза және құрғақ беті бойымен разрядтың даму ерекшеліктері.

4. Тәж шығынын азайту амалдары.

1. Жоғары кернеудің әуелік электр беру желілері мен ашық тарату құрылғыларының негізгі оқшауламасы ретінде атмосфералық ауа болып табылады, сондықтан, әсер етуші кернеудің әртүрлі формасындағы ауалық аралықтағы разрядтық процестерді білудің маңызы зор.

Газдың физикалық күйі. Қалыпты иондалмаған күйде газдар дерлік идеал диэлектриктер болып саналады. Бұл күй газдарда өріс күштерінің әсерінен қарқынды иондану, яғни газды разряд пайда болуынан бұзылады. Газды разрядта электродтардан сорғалайтын ток кенет өседі. Бұл ток электродтар арасындағы зарядталған бөлшектердің қозғалысымен пайымдалатын конвекция тогы болып танылады. Газды разрядты сипаттау үшін электр өрісіндегі зарядталған бөлшектердің пайда болу, қозғалу және жоғалу шарттарын түсіну қажет.

Газдар молекулалар мен атомдардың құрылымымен ерекшеленеді; сонымен қатар газдардың физикалық күйі де, яғни температурасы мен қысымы да әртүрлі болуы мүмкін. Егер оның қысымы р₀ = 760 мм рт. ст., ал температурасы t = 20 С болса, газ қалыпты атмосфералық жағдайларда болады. Қалыпты атмосфералық жағдайға қатысты бірлік ретінде қабылданатын газдың қалыпты қысымы сәйкес келеді. Қысымы р және абсолют температурасы Т болатын газдың қалыпты тығыздығы  төмендегі формуламен есептеледі:

.

Бұл формулада қысым р сынап бағанасының миллиметрімен (р₀ = 760 мм рт. ст.) және Т – Кельвин градусымен (Т = 273 + t C) өлшенеді.

Ауаның қысымы электр қондырғысының теңіз деңгейі үстінен орналасу биіктігіне тәуелді болады. Теңіз деңгейінде қысымды 760 мм рт. ст. және теңіз деңгейінің әрбір 100 м биіктігіне 1% түседі деп орташа түрде қабылдауға болады.

Осыдан,

,

мұндағы h – теңіз деңгейі үстіндегі биіктік.

Газ молекуласының иондануы және қозуы. Электронның атомнан немесе молекуладан бөліну процесі иондану деп аталады. Бұл кезде электрон-вольтпен өлшенетін біршама энергия жұмсалады.

Газ разрядының микропроцесінде тек қана электронның молекуладан толық бөлінуі ғана емес, сонымен бірге электронның басқа бір алысырақ орнықсыз орбитаға өтуі мүмкін. Бұл процесс молекуланың қозуы деп аталады. Қозған молекула t = 10^-10 с шамасындай уақыт ішінде «өмір сүреді», содан соң электронның орнықты орбитаға кері өтуі болады. Молекулаға да қозған күйінен орнықты күйге өтуге энергия жұмсау қажет болады.

Әртүрлі газдардың молекулаларының иондануына Uиониз. Және қозуына Uвозб қажет энергияның немесе потенциалдың шамалары 1 кестеде келтірілген.

1 кесте - Әртүрлі газдардың молекулаларының бірінші иондану потенциалы мен бірінші қозу потенциалы.

Газ	Uиониз., В	Uвозб., В
Азот	15,8	6,1
Сутегі	15,4	11,2
Гелий	24,6	19,8
Оттегі	12,5	7,9

Разрядты аралықтағы молекулаларға иондану мен қозуға жеткілікті энергия берілетін негізгі процестерді атаймыз.

Соққылы иондану. Электр өрісінде үдеу алған электронның молекуламен соқтығысуынан болған иондану соққылы иондану деп аталады. Кернеулік Е өрісінде электрон Х_и, жолды өтіп кинетикалық энергияға ие болады

.

ЕХ_и көбейтіндісін иондану потенциалына теңестіріп, электронның молекуланы иондау үшін еркін түрде өтуі тиіс жолды Х_и табамыз.

.

Молекула қозуына қажет жолды Х_в есептеуге арналған формула осыған ұқсас түрде болады:

.

Электронмен соқтығысқан молекуланың иондану схемасы 1 суретте көрсетілген.