Microsoft PowerPoint - Paschenov zakon [Read-Only] [Compatibility Mode]

Prepis

1 Výboje v plynoch, V-A charakteristika Oblasť I. : U => I pri väčšej intenzite poľa (E) je pohyb nosičov náboja k elektródam rýchlejší a tak medzi ich vznikom a neutralizáciou na elektródach uplynie kratší čas. Súčasne klesá aj počet rekombinácií v plyne. pri malých intenzitách poľa platí do určitej miery Ohmov zákon. Oblasť II. : intenzita poľa rastie ďalej, dosiahne sa najskôr nasýtený stav, keď prakticky všetky nosiče náboja, ktoré vznikli v jednotke času, dopadnú na elektródy. Prúd sa ustáli na nasýtenej hodnote Prúd v oblasti I a II nezávisí iba od vlastností plynu, ale v podstatnej miere aj od vonkajších ionizačných činiteľov. vonkajšie ionizačné činitele 1. žiarenie z kozmu 2. rádioaktívne žiarenie zo zemskej kôry iné žiarenia

2 Výboje v plynoch, V-A charakteristika Oblasť III. a IV. : od istého napätia I začínajú okrem vonkajších ionizačných činiteľov pôsobia aj primárne a sekundárne pochody Počet nosičov náboja a prúd Výboje v týchto oblastiach sa nazývajú Townsendovymi sú nesamostatné, viazané na vonkajšie ionizačné činitele Oblasť V. : napätie prekročí Up, nastáva v kvalitatívna zmena I => U prúd určujú parametre elektrického obvodu Pochody prestávajú byť reverzibilné, výboj sa stáva nezávislým od vonkajších činiteľov, vzniká samostatný výboj, ktorý vedie k preskoku v plyne.

3 Pri vzniku nosičov náboja hrajú najdôležitejšiu úlohu tieto pochody 1. primárne pochody uplatňujú sa od kritickej intenzity elektrického poľa nezávisle od iných pochodov a) nárazová ionizácia α pochod b) studená emisia z katódy 2. sekundárne pochody sú viazané na rozvinutie primárnych pochodov a) nárazová ionizácia kladnými iónmi β pochod b) sekundárna emisia z katódy γ pochod c) fotoemisia z katódy δ pochod d) fotoionizácia (najvýznamnejšia) 3. deionizačné pochody a) rekombinácia b) absorpcia c) difúzia

4 Výboj v homogénnych poliach na mechanizmus tvorby výboja v homogénnych poliach má zásadný vplyv súčin tlaku a doskoku ( Pa.cm) Podľa hodnoty súčinu p. s sa výboje rozdeľujú na: Townsendove výboje Raetherove-Meekove výboje 4 10 p s 10 Pa. cm 10 5 p s Pa. cm 4 5 V rozsahu 10 p s 10 Pa. cm sa výboje začínajú tvoriť ako Townsendove, postupne sa však ich charakter blíži k výbojom Raether-Meekovym.

5 Uvažujme všetky sekundárne pochody a ich účinnosť, potom vzťah e s 1 1 α ionizačné číslo s doskok vyjadruje podmienku samostatnosti výboja (Townsendovo kritérium samostatnosti výboja) určuje, kedy sa výboj udrží aj bez vonkajších ionizačných činiteľov Rovnica hovorí, že samostatný výboj vznikne vtedy, ak intenzita elektrického poľa, súčin tlaku a doskoku sú práve také, že prvotná lavína prostredníctvom sekundárnych pochodov je schopná vytvoriť mimo seba aspoň jeden sekundárny elektrón 1 Ak e s 1 účinok po sebe nasledujúcich lavín je kumulatívny. Výboj sa rozvíja tým rýchlejšie, čím je ľavá strana nerovnosti väčšia od jednotky.

6 Z podmienky samostatnosti výboja možno v homogénnom elektrickom poli vypočítať preskokové napätie vyvolajúce preskok medzi elektródami U p B ps A ps ln 1 ln 1 pre vzduch platí pre meď. elektródy platí : doskok je matematickým vyjadrením Paschenovho zákona Up = f ( p. s ) vyjadruje pre daný plyn jediná krivka zobrazená dole U p s p preskokové tlak napätie A 109,5 cm B 2738V. cm 0, kpa 1 : 1 1. kpa Fyzikálna interpretácia za daných podmienok existuje napätie od ktorého menšie už nedokáže vyvolať preskok ani pri najmenšom doskoku

7 Vplyv teploty plynu na preskokové napätie vypočítané podľa Paschenovho zákona sa zohľadňuje vzťah : U p 0 B ps 0 A ps ln 1 ln 1 Paschenov zákon platí v rozsahu 10 4 p s 10 Pa. cm Experimenty ukazujú, že pri súčine 10 5 p s Pa. cm prislúchajú rôznym dvojiciam p a s pri ich rovnakom súčine už rôzne preskokové napätia.

8 Úlohy : Pre konštantný doskok s = 0,2 cm a zadané hodnoty tlakov vypočítajte preskokové napätie vo vzduchu, podľa vzťahu vyjadrujúceho Paschenov zákon. Vo vákuovo-pretlakovej komore zmerajte preskokové napätie pre zadané podmienky. Namerané a vypočítané hodnoty vyneste do dvojitého logaritmického papiera a priebehy Unamerané = f1 (p.s) a Uvypočítané = f2 (p.s) navzájom porovnajte.

9 Schéma zapojenia RT - regulačný transformátor VT - vn transformátor R1 = 100 MΩ R2 = 10 MΩ SU - selénové usmerňovače C - kondenzátor 10 nf / 140 kv V1 - voltmeter Metra Rp - predradný odpor 100 MΩ I2 - multimeter Metra DI 20 Tl - ochranná tlejivka KI - vákuovo-pretlaková komora iskrišťa V - výveva

10 Zdroj 1-smerného napätia Ovládanie

11 Vákuovo pretlaková komora

12 Postup pri meraní 1. odmeriame teplotu, tlak a vlhkosť 2. nastavíme doskok elektród na 0,2 cm 3. vývevou vytvoríme podtlak (p=-99 kpa údaj nanometra) 4. odmeriame preskokové napätie 2x, vypočítame priemer (preskok pri podtlakoch registrujeme len podľa poklesu napätia, nie je sprevádzaný výrazným zvukovým či svetelným efektom) 5. postupne nastavujeme tlak na hodnoty -95, -80, -60, -40, -20, 0, 40, 80, 120, 160, 200, 240 kpa a odmeriame Up (0 kpa tu znamená atmosférický tlak)

13 Výsledky (graf, Uvypočítané) 1 1 ln ln 0 0 s p A s p B U vyp