Тліючий розряд - добре світить

Електричний струм протікає не тільки в металах, але в рідинах і газах. Правда, механізм протікання електричного струму в цих випадках інший. У газах все починається з електричного розряду. Він за своєю природою може бути декількох видів, один з них - так званий тліючий розряд.

Щоб зрозуміти, що це таке, можна ознайомитися з описом експерименту, проведеного вченими для демонстрації подібного явища. Для його проведення використовують скляну трубку певної довжини, у якої на кінцях є два електроди. До них підключають джерело постійного струму. Тут можливі два варіанти подальшого проведення експерименту - або починають поступово підвищувати напругу до величини кілька тисяч вольт, або починають відкачувати повітря з трубки до зниження тиску всередині до декількох мм. рт. стовпа.

При зниженні тиску до деякої величини в трубці спалахує світиться шнур від електрода до електрода. Це виник тліючий розряд. Його появі сприяє знижений тиск, а підтримується він вторинною емісією електронів з катода. Справа в тому, що при звичайних умовах газ електричний струм не проводить, але при спеціальних умовах, наприклад, таких, як описано, між електродами протікає електричний струм. У цьому випадку позитивні іони бомбардують катод і вибивають звідти електрони.

Протікання струму обумовлено утворенням таких вільних носіїв заряду, а ось механізм їх появи різний. Зараз відомі такі види розрядів у газах - іскровий, коронний, дуговий і тліючий. Причини, завдяки яким починає протікати струм, теж різні. Коли ми зі скляної трубки відкачується повітря, то, врешті-решт, отримаємо тліючий розряд, а коли будемо підвищувати напругу на виводах електродів - іскровий.

Щоб не повертатися більше до класифікації, відзначимо, що бувають самостійні і несамостійні розряди. Види самостійних розрядів вже перераховані, а несамостійні виникають при будь-яких додаткових зовнішніх впливах.

Всі види розрядів цікаві і володіють вкрай цікавими властивостями, але поки що зупинимося на одному з них. Подивимося, що собою являє тліючий розряд. Якщо вивчити його зовнішній прояв, то можна встановити дві області - несвітними і світиться. Світиться називається темним катодним простором, а світиться - позитивним стовпом, і вона займає практично весь обсяг трубки.

Колір світіння залежить від газу, в середовищі якого відбувається розряд. Такі світяться трубки використовуються як ламп, так звані люмінесцентні лампи. Та й вогні реклами теж виконуються з використанням подібних трубок. І процес прикраси та світлового оформлення практично неможливий без подібних виробів.

Однак це далеко не всі можливі області застосування тліючого розряду. Є такі галузі, як лазерна техніка та плазмохімія. Крім того, завдяки застосуванню тліючого розряду проводиться зміцнення поверхні інструменту для підвищення його зносостійкості, твердості, опору кавітації.

З інших можливих варіантів застосування описуваного ефекту можна відзначити його використання в спеціальних приладах, заснованих на ефекті тліючого розряду. Їх можна застосовувати для регулювання струму і напруги, в пристроях захисту і посилення приладів, генераторах коливань. Однак електричний розряд може бути і небажаним явищем. Так, коронний електричний розряд з ЛЕП викликає втрати електроенергії, але це не відноситься до тліючого розряду, який зараз нас цікавить.

Розгляд електричного струму в газах дозволило встановити механізм його виникнення, в тому числі і зрозуміти, що собою являє тліючий розряд. Описано варіанти його використання в промисловості та техніці.