Добра фізика: розряд

Показ дописів із міткою розряд. Показати всі дописи

пʼятниця, 20 травня 2011 р.

Коронний розряд

Вогні святого Ельма

Електричний струм, котрий проходить в газах, назвають газовим розрядом. При кімнатних температурах молекули газу (наприклад, повітря) лишаються нейтральними, носіїв струму немає, а отже газ є діелектриком. Для того, щоб перевести газ в розряд провідників необхідно його іонізувати, тобто перетворити частину його молекул на іони та електрони. Цього досягають шляхом нагрівання, опроміненням потоком заряджених частинок, опроміненням ультрафіолетом або Х- променями.

Газовий розряд поділяють на самостійний та несамостійний, розрізняючи при цьому наступні типи самостійного газового розряду:

тліючий газовий розряд;
іскровий газовий розряд;
коронний газовий розряд;
дуговий газовий розряд.

Поговоримо про найбільш містичний із всіх розрядів – коронний. Усім відоме явище стікання електричного заряду. Сутність його полягає в тому, що в найбільш загострених місцях зарядженого тіла, концентрація зарядів є найбільшою. Це, в свою чергу, призводить до зростання напруженості електричного поля Е біля вістря. В момент, коли Е близька до величини пробивної напруги для газу, біля тіла виникає рух заряджених частинок, що в свою чергу зумовлює світіння газу у формі корони навколо дроту або китиць світла біля вістряків.

Лінії напруженості електричного поля в загостреного зарядженого провідника

Корона (коронний розряд) виникає в природі під впливом атмосферної електрики (перед грозою) і з’являється на верхівках дерев, навколо високовольтних ліній, на шпилях найвищих будівель та храмів. Як тут не пригадати історію одноокого капітана-пірата, команда якого підняла проти нього бунт. Сміливцю нічого не залишалось, як витягнути шпагу і кинутись в нерівний і останній бій. Але в цей момент вістря шпаги засяяло дивовижними вогнями. Це небачене диво настільки вразило бунтарів, що вони знову присягнули відважному капітану на вірність. Кажуть, що сам святий Ельм, покровитель моряків, власноручно благословляє корабель, на якому сяють вогні, названі на його честь.

Коронний розряд в лабораторії.

Вогні святого Ельма зачаровують.

1.    Чому виникають ці дивні та водночас чаруючі вогні?
2.    Яким знаком заряджено вістря?
3.    До якого виду газового розряду можна віднести полярне сяйво?

Доцільно прочитати:

Олімпіадні задачі з електрики

та їх розв'язки.

ККД електричної схеми.

Задача на астосування закону Ома.

Закон Ома для електролітів.

Задача із застосуванням правил Кірхгофа.

Жива електрика.

Громовиця.

Полярне сяйво.

понеділок, 16 травня 2011 р.

Громовиця

Небесне "древо"

Мало що в цьому світі може викликати в людини одночасно відчуття страху і захоплення, панічної боязні та величі. Все це про блискавку – гігантську електричну іскру, котра може сягати декількох кілометрів довжини, струми в якій доходять до 100 000 А, а напруги між хмарою та землею перед її виникненням дорівнюють 1 000 000 кВ. Тривалість розряду мала, тому і загальний заряд, котрий переносить блискавка, як правило, невеликий (0,1-10 Кл).

Цікаво спостерігати фотографії цього незвичного явища. Насамперед від хмари до землі виникає слабо світний канал, потім по ньому поширюються великі заряди, зумовлюючи яскраве світіння. Швидкість поширення надзвичайно велика – 100 000 км/с. При цьому відбувається сильне нагрівання повітря і, внаслідок його розширення, виникає ударна звукова хвиля – грім. Порахувавши час між світлом блискавки та громом, можемо оцінити відстань до неї (швидкість звуку в повітрі 333 м/c).

Блискавка у повітрі частково перетворює кисень в озон, великі концентрації якого згубні для вірусів та бактерій. Малі концентрації озону мають цілющі властивості; приємне повітря з домішками озону після грози; повітря соснових лісів, бо окислення смол також супроводжується виділенням озону.

Не слід нехтувати можливістю ураження блискавкою. Не можна стояти в степу, рокладати намет поряд з виходом грунтових вод, ховатись у грозу від дощу під дубом або іншими деревами з могутньою кореневою системою.