Волталық доғаның сипаттамалары туралы айтқанда, оның кернеуі жарқырау разрядынан төмен және доғаны қолдайтын электродтардан электрондардың термиондық сәулеленуіне негізделгенін атап өткен жөн. Ағылшын тілінде сөйлейтін елдерде бұл термин архаикалық және ескірген болып саналады.
Доғаны басу әдістерін доғаның ұзақтығын немесе доғаның пайда болу ықтималдығын азайту үшін пайдалануға болады.
1800 жылдардың соңында вольт доғасы қоғамдық жарықтандыру үшін кеңінен қолданылды. Кейбір төмен қысымды электр доғалары көптеген қолданбаларда қолданылады. Мысалы, жарықтандыру үшін люминесцентті лампалар, сынап, натрий және металл галогенді шамдар қолданылады. Кинопроекторлар үшін доғалы ксенон шамдары пайдаланылды.
Волталық доғаны ашу
Бұл құбылысты алғаш рет сэр Хамфри Дэви 1801 жылы Уильям Николсонның Табиғи философия, химия және өнер журналында жарияланған мақаласында сипаттаған деп есептеледі. Дегенмен, Дэви сипаттаған құбылыс электр доғасы емес, тек ұшқын болды. Кейінгі зерттеушілербылай деп жазды: «Бұл доғаның емес, ұшқынның сипаттамасы екені анық. Біріншісінің мәні - ол үздіксіз болуы керек және ол пайда болғаннан кейін оның полюстері жанаспауы керек. Сэр Хамфри Дэви жасаған ұшқын үзіліссіз болғаны анық және көміртек атомдарымен байланыста болғаннан кейін біраз уақыт зарядталған болса да, доғаның вольттық ұшқын ретінде жіктелуі үшін қажет болатын байланысы болмаған шығар.
Сол жылы Дэви екі жанасып тұрған көміртекті таяқшалар арқылы электр тогын өткізіп, содан кейін оларды бір-бірінен қысқа қашықтықта тарту арқылы Корольдік қоғам алдында әсерін көпшілікке көрсетті. Демонстрация көмір нүктелерінің арасында тұрақты ұшқыннан әрең ажыратылатын «әлсіз» доғаны көрсетті. Ғылыми қоғамдастық оған 1000 пластинадан тұратын қуаттырақ батареяны берді және 1808 жылы ол кең ауқымда вольттық доғаның пайда болуын көрсетті. Ол сондай-ақ ағылшын тіліндегі атауымен (электр доғасы) есептеледі. Ол оны доға деп атады, өйткені ол электродтар арасындағы қашықтық жақындаған кезде жоғары қарай бағытталған садақ түрінде болады. Бұл ыстық газдың өткізгіштік қасиетіне байланысты.
Волталық доға қалай пайда болды? Алғашқы үздіксіз доға 1802 жылы тәуелсіз түрде жазылып, 1803 жылы 4200 дискі мыс-мырыш батареясымен тәжірибе жасап жүрген орыс ғалымы Василий Петров «электрлік қасиеттері бар ерекше сұйықтық» деп сипаттады.
Қосымша оқу
ХІХ ғасырдың аяғында вольттық доға кең көлемде болды.қоғамдық жарықтандыру үшін қолданылады. Электр доғаларының жыпылықтау және ысқыру үрдісі басты мәселе болды. 1895 жылы Герта Маркс Айртон электр тогы туралы бірқатар еңбектер жазып, вольттық доға доғаны жасау үшін пайдаланылған көміртекті таяқшалармен оттегінің жанасуының нәтижесі екенін түсіндірді.
1899 жылы ол Электр инженерлері институтына (IEE) өз қағазын берген алғашқы әйел болды. Оның баяндамасы «Электр доғасының механизмі» деп аталды. Көп ұзамай Айртон Электротехника институтының бірінші әйел мүшесі болып сайланды. Келесі әйел институтқа 1958 жылы қабылданды. Айртон Корольдік Қоғамның алдында қағаз оқуды сұрады, бірақ жынысына байланысты рұқсат етілмеді және оның орнына «Электр доғасының механизмін» 1901 жылы Джон Перри оқыды.
Сипаттамасы
Электр доғасы – ең жоғары ток тығыздығы бар электр разрядының түрі. Доға арқылы өтетін максималды ток доғаның өзімен емес, қоршаған ортамен ғана шектеледі.
Екі электрод арасындағы доға электродтар арқылы өтетін ток ұлғайған кезде ионизация және жарқырау разряды арқылы басталуы мүмкін. Электрод саңылауының бұзылу кернеуі қысымның, электродтар арасындағы қашықтықтың және электродтарды қоршап тұрған газ түрінің біріктірілген функциясы болып табылады. Доға басталған кезде оның терминалдық кернеуі жарқырау разрядынан әлдеқайда аз, ал ток жоғары болады. Атмосфералық қысымға жақын газдардағы доға көрінетін жарықпен сипатталады,жоғары ток тығыздығы және жоғары температура. Оның жарқырау разрядынан айырмашылығы – электрондардың да, оң иондардың да тиімді температуралары шамамен бірдей, ал жарқырау разрядында иондардың жылу энергиясы электрондарға қарағанда әлдеқайда төмен болады.
Дәнекерлеу кезінде
Ұзартылған доғаны екі электрод бастапқыда жанасып, эксперимент кезінде ажырата алады. Бұл әрекет жоғары вольтты жарқыраусыз доғаны бастауы мүмкін. Дәнекерлеуші дәнекерлеуші электродты дайындамаға лезде тигізу арқылы түйінді дәнекерлеуді осылай бастайды.
Тағы бір мысал - ажыратқыштардағы, реледегі немесе автоматты ажыратқыштардағы электр контактілерінің бөлінуі. Жоғары энергиялық тізбектерде контакт зақымдалуын болдырмау үшін доғаны басу қажет болуы мүмкін.
Волталық доға: сипаттамалар
Үздіксіз доға бойындағы электр кедергісі көбірек газ молекулаларын иондайтын жылуды тудырады (мұнда иондану дәрежесі температурамен анықталады) және осы реттілікке сәйкес газ бірте-бірте жылулық тепе-теңдікте болатын жылу плазмасына айналады. өйткені температура барлық атомдар, молекулалар, иондар және электрондар үшін салыстырмалы түрде біркелкі таралады. Электрондар тасымалдайтын энергия жоғары қозғалғыштығы мен көп санының арқасында ауыр бөлшектермен серпімді соқтығыстар арқылы тез таралады.
Доғадағы ток катодтағы электрондардың термиондық және өрістік эмиссиясымен қуатталады. Ағымдағыкатодта өте кішкентай ыстық нүктеде - шаршы сантиметрге миллион ампер тәртібінде шоғырлануы мүмкін. Жарқырау разрядынан айырмашылығы, доға құрылымы әрең ажыратылады, өйткені оң баған жеткілікті жарқын және екі шетіндегі электродтарға дерлік таралады. Катодтың төмендеуі және бірнеше вольтты анодтың төмендеуі әрбір электродтың миллиметрінің бір бөлігінде болады. Оң бағанның кернеу градиенті төмен және өте қысқа доғаларда болмауы мүмкін.
Төмен жиілікті доға
Төмен жиілік (100 Гц-тен аз) айнымалы ток доғасы тұрақты доғаға ұқсайды. Әрбір циклде доға бұзылу арқылы басталады және ток бағыты өзгерген кезде электродтар рөлдерін өзгертеді. Ток жиілігі ұлғайған сайын, әр жарты циклде дивергенция кезінде иондануға уақыт жеткіліксіз және доғаны ұстап тұру үшін бұзылу бұдан былай қажет емес – кернеу мен ток сипаттамасы омикалық болады.
Басқа физикалық құбылыстар арасындағы орын
Түрлі доға пішіндері сызықты емес ток пен электр өрісінің үлгілерінің пайда болатын қасиеттері болып табылады. Доға екі өткізгіш электродтардың (көбінесе вольфрам немесе көміртегі) арасындағы газ толтырылған кеңістікте пайда болады, нәтижесінде көптеген материалдарды балқытуға немесе булануға қабілетті өте жоғары температуралар пайда болады. Электр доғасы үздіксіз разряд, ал ұқсас электрлік ұшқын разряды бірден болады. Вольттік доға тұрақты ток тізбегінде де, айнымалы ток тізбектерінде де болуы мүмкін. Соңғы жағдайда ол мүмкінтоктың әрбір жарты циклін соғу. Электр доғасының жарқырау разрядынан айырмашылығы токтың тығыздығы біршама жоғары және доғадағы кернеудің төмендеуі төмен. Катодта ток тығыздығы шаршы сантиметрге бір мегаамперге жетуі мүмкін.
Бұзушы потенциал
Электр доғасының ток пен кернеу арасында сызықты емес қатынасы бар. Доғаны жасағаннан кейін (жарық разрядынан өту арқылы немесе электродтарға бір сәт тиіп, содан кейін оларды бөлу арқылы), токтың жоғарылауы доға терминалдары арасындағы кернеудің төмендеуіне әкеледі. Бұл теріс қарсылық әсері тұрақты доғаны сақтау үшін оң кедергінің қандай да бір түрін (мысалы, электрлік балласт) тізбекке орналастыруды талап етеді. Бұл қасиет машинадағы бақыланбайтын электр доғаларының соншалықты жойқын болуына әкеледі, өйткені доға пайда болғаннан кейін ол құрылғы жойылғанша тұрақты ток көзінен көбірек ток тартады.
Практикалық қолданба
Өнеркәсіптік масштабта электр доғалары дәнекерлеу, плазмалық кесу, электр разрядтарын өңдеу үшін, кинопроекторларда доғалық шам ретінде және жарықтандыруда қолданылады. Электр доғалы пештер болат және басқа заттарды өндіру үшін қолданылады. Кальций карбиді осылайша алынады, өйткені эндотермиялық реакцияға жету үшін (2500 ° C температурада) көп мөлшердеэнергия.
Көміртекті доға шамдары алғашқы электр шамдары болды. Олар 19 ғасырда көше шамдары үшін және Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін прожекторлар сияқты мамандандырылған құрылғылар үшін пайдаланылды. Бүгінгі күні төмен қысымды электр доғалары көптеген салаларда қолданылады. Мысалы, жарықтандыру үшін люминесцентті, сынапты, натрийлі және металл галогенді шамдар, ал ксенон доғалы шамдар кинопроекторлар үшін пайдаланылады.
Шағын масштабты доғаның жарқылы сияқты интенсивті электр доғасының пайда болуы жарылғыш детонаторлардың негізі болып табылады. Ғалымдар вольттық доғаның не екенін және оны қалай қолдануға болатынын білгенде, тиімді жарылғыш заттар әлемдік қару-жарақтың түрін толықтырды.
Негізгі қалған қолданба – тарату желілеріне арналған жоғары вольтты тарату құрылғылары. Заманауи құрылғыларда жоғары қысымды күкірт гексафториді де қолданылады.
Қорытынды
Волталық доғаның жану жиілігіне қарамастан, бұл өте пайдалы физикалық құбылыс болып саналады, әлі күнге дейін өнеркәсіпте, өндірісте және сәндік бұйымдарда кеңінен қолданылады. Оның өзіндік эстетикасы бар және көбінесе ғылыми-фантастикалық фильмдерде көрсетіледі. Вольттік доғаның жеңілуі өлімге әкелмейді.
