Егер ұшқынды разряды бар екі электродты бір-біріне жақындата бастасақ, онда разряд үздіксіз болып доғалық разряд туады. Бұл уақытта тоқ кенет артады (100-1000А). Кернеудің шамасы ондаған ғана вольт болады. Доғалық разрядты ұшқынды разряд стадиясын өтпей-ақ төменгі кернеуде алуға болады. Ол үшін екі электродқа (мысалы, көмір электродына) (10-15) В кернеу беріп, әуелі түйістіріп, содан соң ажыратып электр доғасын алуға болады. Атмосфералық қысымда доғалық разряд температурасы өте жоғары болады (4000 К). Доғаның жануына байланысты катод үшкірлене бастайды, ал анод ортасы шұңқырланып кратор пайда болады. Доғаның жарығы мол жері - кратер. Негізгі процестер - қызған катод бетінен ұшқынданған термоэлектрондық эмиссия мен газ температурасының жоғарылануынан туған молекулалардың термиялық иондалуы болып шығады. Доғалық разряд халық шаруашылығында, техникада кеңінен қолданылады. Төменгі қысымда сынап буындағы электр доғасы айнымалы тоқты түзеткіш ретінде пайдаланылады.
3.2.13 Плазма және оның қасиеттері
Плазма деп оң және теріс зарядтарының тығыздығы бірдей болатын аса күшті ионданған газды айтады. Плазма аса жоғарғы температурада пайда болатын жоғарғы температуралық және газ разряды кезінде пайда болатын газ разряды плазмасы болып бөлінеді. Плазма стационар күйде болу үшін газ разрядты плазмадағы рекомбинация нәтижесінде кеміген иондар электр өрісі үдететін электрондардың соққысынан иондану есебінен толықтырылып отырады, ал жоғары температуралық плазмада бұл процесс термиялық иондану есебінен толықтырылады.
Жоғары температуралық плазманың температурасы өте жоғары болады (107 К). Плазма үшін зарядталған бөлшектердің белгілі бір тығыздығы болу керек. Бұл тығыздық мынадай теңсіздік арқылы анықталады
L>>D
мұндағы L – зарядталған бөлшектер жүйесінің сызықтық мөлшері, D – экрандаудың Дебайлық радиусы, яғни плазма зарядының Кулондық өрісін экрандай алатын қашықтығы..
Плазманың мынадай негізгі қасиеттері:
плазманың иондану дәрежесі өте жоғары;
плазмадағы оң және теріс бөлшектердің концентрациясы бірдей;
плазманың электр өткізгіштігі өте жоғары;
плазмадағы тоқты негізінен электрондар тасиды, өйткені электрондардың қозғалғыштығы иондар қозғалғыштығынан үш еседей үлкен болады;
плазмадағы электрондардың тербелісі өте жоғары болады (108 Гц);
плазма вибрациялық күйде болады.
Плазманың қасиеттерін зерттеу арқылы астрофизиканың көптеген проблемаларын шешуге болады. Кейбір космостық объектілер (Күн, жұлдыздар) плазмалық күйде болады. Екіншіден, басқарылатын термоядролық реакция проблемаларын шешуге болады. Төменгі температуралық плазма газ лазерінде, МГД–генераторларында, плазмалық ракета двигателінде т.б. жерлерде қолданылады.
3.2.14 Электрондардың металдан шығу жұмысы.
Термоэлектрондық эмиссия
Тәжірибелер еркін электрондардың кәдімгі температурада металды тастап кете алмайтындығын көрсетті. Ендеше металдардың беттік қабатында электрондардың металдан шығуына бөгет жасайтын электр өрісі болу керек. Электронның металдан бөлініп вакуумға шығуы үшін жұмсалатын жұмыс шығу жұмысы делінеді. Осының туу себебін қарастырайық. Егер электрон металдан кездейсоқ себептермен жұлынып шықса, сол электрон шыққан жерде артық оң заряд пайда болады да, электронды Кулондық күшпен кері қайтарады.
Кейбір электрондар металдан атомаралық қашықтыққа дейін (=10-9м) ұзап кетеді де металл беті маңында электрондық бұлт түзейді. Бұл бұлт электрондардың сыртқы қабатымен бірге электрлік қос қабат түзейді. Сонымен электрон металдан шығу үшін осы қос қабаттың тосқауылдаушы электр өрісін жеңуі керек. Бұл қабаттың потенциал айырмасы потенциалдың беттік секірмесі делінеді.
мұндағы А – шығу жұмысы,  – электрон заряды.
Қос қабаттың сыртында электр өрісі болмайды. Шығу жұмысы электрон – вольтпен өлшенеді, 1эВ=1,6 .10-19 Дж.
Шығу жұмысы металдың табиғатына және оның бетінің тазалығына байланысты болады. Мысалы, вольфрамның бетіне сілтілі жер металының (Са, Sr,Ва...) тотығын жақсақ, вольфрамның шығу жұмысы (А=4,5 эВ) 2 эВ-қа дейін төмендейді.
Термоэлектрондық эмиссия деп қызған металдың электрондар шығаруын айтады. Термоэлектрондық эмиссия құбылысы екі электродты электрондық лампа (вакуумдық диод) арқылы зерттелетін болсын (3.2.14.1 – сурет).
3.2.14.1 – сурет. Вакуумдық диоды бар тізбек
Екі электронды лампа ішінде К катод, А анод электродтары бар ауасы сорылған шыны баллон болып табылады. К катод балқу температурасы жоғары металдан (мысалы, вольфрам) жасалған қыл сымнан жасалады. Катодты қыздыру үшін қыздыру батареясымен (Бн) тұйықтап қосады. А анод цилиндр формалы болады. К катод температурасын Rн - кедергісі арқылы реттеп өзгертіп отырады. Электрондарға анодтық батареялық кернеу беріледі. Анодтық кернеуді R кедергісі арқылы өзгертіп отыруға болады. Суреттегі G гальванометр электродтар арасындағы тоқты, ал V вольтметр электродтар арасындағы кернеуді көрсетеді.
Катодтың температурасын тұрақты етіп алып анодтық тоқтың анодтық кернеуге байланыстылығын зерттеуге болады, (3.2.14.2)–суретте вольт– амперлік сипаттамасы берілген.
3.2.14.2–сурет. Катодтың  және  температуралар үшін
вольт-амперлік сипаттамасы
Тоқтың кернеуге байланыстылығы сызықтық болмайды. Бұл байланыстылық Богусловский және Ленгмюр заңы бойынша анықталады.
 (3.2.14.1)
мұндағы В – катодтың формасында, орналасуына байланысты тұрақты шама.
Анодтық кернеу өскен сайын анодтық тоқ артады. Анодтық кернеудің бір мәнінде катодтан ұшып шыққан электрондар түгелдей анодқа жетеді. Бұл уақыттағы тоқ Іқ қанығу тоғы деп аталады. Енді кернеуді әрі қарай арттыра берсе, тоқтың шамасы өзгермейді. Қанығу тоғы катодтың эмульсиялық қабілетіне байланысты.
Катодтың температурасын арттырса (Т2 > Т1), онда қанығу тоғының шамасы артады. Қанығу тоғының тығыздығының температураға байланыстылығы Ричердсон формуласы арқылы анықталады
 (3.2.14.2)
мұндағы А – электронның катодтан шығу жұмысы, Т – катод температурасы, С- барлық металдар үшін бірдей тұрақты шама.
Анодтық кернеу (U=0) болғанда да азғана тоқ болады. Өйткені катод маңындағы электрон бұлты катодтан ұшып шыққан электрондарды катодқа қарай қайта итеріп жіберіп отырады. Сонда да болса кейбір электрондар анодқа жететіндіктен анодтық тізбекте әлсіз тоқ болады. Анодтық тоқ нөл болу үшін катод пен анод аралығына теріс кернеу (-U0) түсіру керек.
Термоэлектрондық эмиссия құбылысы электрондық лампаларда, рентген түтіктерінде, электрондық микроскоптарда қолданылады.
Достарыңызбен бөлісу: |
