تخلیه الکتریکی

ماهيت تخليه الکتريکي

دو الکترود کروي را به باتري اي از خازن ها وصل مي کنيم و به کمک يک ماشين ويمچورست شروع به پر کردن خازن ها مي کنيم. در فرآيند پر کردن خازن اختلاف پتاسيل الکتريکي بين الکترود ها افزايش مي يابد و شدت ميدان الکتريکي در گاز نيز زياد مي شود.

تا وقتي که شدت ميدان الکتريکي زياد نيست تغييري در گاز مشاهده نمي شود ولي در ميدان الکتريکي به قدر کافي زياد در حدود 3 ولت بين الکترودها جرقه الکتريکي ظاهر مي شود که به صورت خط شکسته بسيار روشن خيره کننده اي دو الکترود را به هم وصل مي کند در نزديکي جرقه، گاز تا دماي بالايي گرم و ناگهان منبسط مي شود که موج هاي صوتي توليد مي کند.

در اين آزمايش خازن ها براي قوي تر کردن جرقه به کار رفته اند. زيرا آن ها فقط ميزان ولتاژ را بالا برده اند تا انرژي جرقه بالا و شعله آن قابل توجه باشد.

مشخصات تخليه جرقه اي

وقتي که تخليه جرقه اي جرقه زني گاز ظاهر مي شود گاز به طور ناگهاني (جهشي) خواص دي الکتريکي اش را از دست مي دهد و رساناي خوب مي شود شدت ميداني که در آن جرقه زني گاز مشاهده مي شود، براي گاز هاي مختلف مقادير متفاوت دارد و به حالت آن ها، فشار و دما وابسته است. براي ولتاژ معين بين الکترودها هر چه فاصله بين الکترودها بيشتر باشد شدت ميدان کمتر است. بنابر اين هر چه فاصله بين الکترودها بيشتر باشد براي جرقه زني گاز ولتاژ بيشتري بايد بين آن ها برقرار باشد. اين ولتاژ به ولتاژ جرقه زني معروف است.

ولت سنج جرقه اي

اگر بستگي ولتاژ جرقه زني با فاصله الکترودهايي با شکل معين را بدانيم، مي توانيم ولتاژ نامعلوم را از روي ماکزيمم طول جرقه اندازه بگيريم. اين اصل در ساختمان ولت سنج جرقه اي مورد استفاده قرار مي گيرد، که وسيله مناسبي براي ارزيابي تقريبي ولتاژهاي بالاست مثلا در دستگاه اشعه ايکس.

جرقه زني با يونش برخوردي

در گاز هميشه چند تايي يون و الکترون وجود دارند که به طور تصادفي تشکيل شده اند. ولي تعدادشان معمولا آن قدر کم است که گاز در عمل الکتريسته را هدايت نمي کند. براي مقادير به نسبت کوچک، شدت ميدان الکتريکي که براي بررسي رسانش القايي در گاز ها به کار مي رود، برخورد بين يون هاي متحرک در ميدان الکتريکي و مولکول هاي خنثي گاز منشا برخورد الاستيک بين گلوله هاست.

در هر برخورد ذره متحرک بخشي از انرژيش را به ذره ساکن مي دهد. هر دو ذره پس از برخورد با جهش از هم دور مي شون. و در آن ها تغيير داخلي روي نمي دهد. ولي اگر شدت ميدان الکتريکي بيشتر باشد انرژي جنبشي در برخورد متوالي در يون جمع شود و ممکن است مقداري را به دست آورد که براي يوني کردن يک مولکول خنثي در برخورد کافي باشد. در نتيجه الکترون منفي و يون مثبت جديدي تشکيل مي شوند.

اين فرآيند به يونش برخوردي معروف است و کاري که براي جدا کردن يک الکترون از اتم انجام مي گيرد پتاسيل يونش ناميده مي شود. کار پتاسيل يونش (تابع کار مواد) به ساختار اتمي بستگي دارد و از اين رو براي اتم هاي مختلف متفاوت است.

بهمن يوني منشا تخليه جرقه اي

الکترون ها و يون هايي که در نتيجه يونش برخوردي تشکيل شده اند تعداد بارهاي داخل گاز را افزايش مي دهند. آن ها به نوبه خود توسط ميدان الکتريکي به حرکت مي افتند و مي توانند باعث يونش برخوردي در اتم هاي جديد شوند. پس اين فرآيند خودش را تقويت مي کند و يونش در گاز خيلي زود زياد مي شود.

اين پديده کاملا مشابه بهمن برف کوهستان است که گلوله برفي کوچکي مي تواند سبب آن شود. به اين دليل توصيف اخير را بهمن يوني ناميده اند. بهمن يوني همان تخليه جرقه اي است و ولتاژ مينيممي که در آن بهمن يوني ظاهر مي شودولتاژ جرقه زني است. پس يونش گازي در جرقه زني تقسيم اتم ها و مولکول ها به يون ها در برخوردهاست.