Яка вага електричного стовпа

§ 6. Умови виникнення електричного струму. Робота і потужність струму

Опрацювавши цей параграф, ви з’ясуєте умови виникнення та підтримання електричного струму, зв’язок між основними характеристиками електричного кола, зможете розрахувати роботу і потужність електричного струму.

УМОВИ ВИНИКНЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ. У сучасній техніці та технологіях широко використовують електричний струм. Завдяки йому рухаються електромобілі, працюють ґаджети, обігріваються та освітлюються оселі.

Ви вже знаєте, що вільні електрони в металах, а також йони в розчинах солей рухаються хаотично та переміщуються в усьому об’ємі речовини. Якщо провідник помістити в електричне поле, то рух заряджених частинок стає впорядкованим — вони починають переміщуватися вздовж ліній напруженості електричного поля.

Електричним струмом називають впорядкований (напрямлений) рух заряджених частинок.

Електричний струм виникає та підтримується за таких умов:

  • наявність вільних носіїв електричного заряду;
  • наявність чинників, що зумовлюють рух вільних заряджених частинок у певному напрямі (зовнішнє електричне чи магнітне поля, прискорений рух провідника).

Заряджені частинки переміщуються між двома точками електричного поля за наявності між ними різниці потенціалів. Тому, щоб у провіднику існував електричний струм, потрібно, аби між його кінцями існувала постійна різниця потенціалів. Ця умова забезпечується включенням в електричне коло джерела живлення, в якому відбувається перетворення певного виду енергії в електричну. Наприклад, у гальванічних елементах та акумуляторах в електричну енергію перетворюється хімічна енергія взаємодій, а в електромеханічних генераторах механічна енергія перетворюється в електричну.

За напрям електричного струму приймають напрям упорядкованого руху позитивно заряджених частинок (протилежний руху електронів). Напрям струму збігається з напрямком напруженості електричного поля, яке породжує цей струм.

ЕЛЕКТРИЧНЕ КОЛО ТА ЙОГО ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ. Електричний струм характеризується фізичною величиною, яку називають силою струму.

Силою струму називають величину, що характеризує швидкість перенесення заряду частинками, які створюють струм, через поперечний переріз провідника.

Сила струму визначає інтенсивність руху заряджених частинок у провіднику та дорівнює величині заряду ΔQ, який проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу Δt:

Сила струму є скалярною фізичною величиною. Одиницею сили струму в СІ є ампер:

У радіотехніці також використовують частинні й кратні одиниці сили струму:

  • 1 мікроампер = 1 мкА = 10 -6 А;
  • 1 міліампер = 1 мА = 10 -3 А;
  • 1 кілоампер = 1 кА = 10 3 А.

Якщо під час проходження електричного струму за будь-які однакові інтервали часу через поперечний переріз провідника переноситься однаковий заряд, то такий струм називають постійним.

Тобто для постійного струму сила струму не змінюється з часом.

Силу струму вимірюють амперметром, який вмикають в електричне коло послідовно зі споживачем (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Вмикання амперметра та вольтметра в електричне коло

До електричного кола входять джерела струму та його споживачі, вимірювальні та регулювальні прилади, вимикачі, з’єднувальні провідники.

Робота електричного поля з перенесення заряду 1 Кл в певній ділянці електричного кола характеризується напругою.

Напругу вимірюють вольтметром, який включають в електричне коло паралельно зі споживачем (рис. 6.1).

Напруга U на ділянці кола чисельно дорівнює відношенню роботи струму до електричного заряду Q, що переміщується в цій ділянці:

Одиницею напруги в СІ є вольт:

Також використовують частинні й кратні одиниці напруги:

  • 1 мілівольт = 1 мВ = 10 -3 В;
  • 1 мікровольт = 1 мкВ = 10 -6 В;
  • 1 кіловольт = 1 кВ = 10 3 В;
  • 1 мегавольт = 1 МВ = 10 6 В.

Сила струму та напруга є основними характеристиками електричного кола.

Залежність між основними фізичними характеристиками ділянки електричного кола встановив німецький учений Г. Ом у 1826—1827 рр. (закон Ома для ділянки кола): сила струму в однорідній ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки та обернено пропорційна її електричному опору:

За законом Ома можна розрахувати також напругу на кінцях ділянки електричного кола U = I · R та опір ділянки

Георг Ом (1787—1854), німецький фізик, який встановив залежність між силою струму та напругою ділянки електричного кола

Зверніть увагу: з останньої формули не випливає, що опір провідника залежить від напруги на його кінцях або сили струму в ньому.

Електричний опір — фізична величина, яка характеризує властивість провідника протидіяти проходженню електричного струму.

Опір характеризує провідник та залежить від його геометричних і фізичних параметрів:

де R — опір провідника; l — довжина провідника; S — площа поперечного перерізу провідника; r — коефіцієнт пропорційності, який залежить від матеріалу провідника і називається питомим опором.

За одиницю опору приймають 1 Ом — опір такого провідника, у якому при напрузі на його кінцях 1 вольт сила струму дорівнює 1 ампер:

На практиці також використовують частинні й кратні одиниці:

  • 1 міліом = 1 мОм = 1 · 10 -3 Ом;
  • 1 кілоом = 1 кОм = 1 · 10 3 Ом;
  • 1 мегаом = 1 МОм = 1 · 10 6 Ом.

Електричний опір є основною електричною характеристикою провідника. Вона характеризує протидію провідника напрямленому руху вільних електричних зарядів. Електричний опір провідника зумовлений взаємодією вільних носіїв електричного заряду з йонами (атомами) речовини. При цьому енергія вільних носіїв електричного заряду перетворюється в інші види енергії.

РОБОТА І ПОТУЖНІСТЬ СТРУМУ. Електрична енергія струму може перетворюватися в інші види. Тому електричний струм супроводжується фізичними діями: теплова дія (нагрівання провідника, по якому тече електричний струм), хімічна дія (зміна хімічного складу провідника, наприклад, виділення міді на електроді під час протікання струму через розчин мідного купоросу), магнітна дія (силовий вплив на провідники з електричним струмом та намагнічені тіла), світлова дія (світіння речовини під час проходження через неї електричного струму).

Перетворення одного виду енергії в інший супроводжується виконанням роботи.

Робота електричного поля А з переміщення електричного заряду ΔQ визначається як добуток кількості перенесеного електричного заряду через поперечний переріз провідника та напруги — на кінцях провідника:

Врахувавши, що Δφ = IΔt, можна отримати вираз для обчислення роботи електричного поля:

Робота електричного струму на ділянці кола дорівнює добутку сили струму, напруги на цій ділянці та часу, впродовж якого виконувалася ця робота.

Одиницею роботи в СІ є джоуль (Дж): 1 Дж = 1 В · А · с.

Із практики ви знаєте, що важливою характеристикою будь-якого електричного приладу (лампи, електричного чайника, обігрівача) є споживана потужність.

Потужність електричного струму — фізична величина, що дорівнює роботі електричного поля з напрямленого переміщення електричних зарядів у провіднику за одиницю часу.

Середня потужність електричного струму визначається за формулою:

Ця залежність є справедливою лише тоді, коли робота струму повністю витрачається на збільшення внутрішньої енергії.

Одиницею потужності струму в СІ є ват (Вт):

Для вимірювання потужності струму також використовують частинні й кратні одиниці:

  • 1 мікроват = 1 мкВт = 10 -6 Вт;
  • 1 міліват = 1 мВт = 10 -3 Вт;
  • 1 гектоват = 1 гВт = 10 2 Вт;
  • 1 кіловат = 1 кВт = 10 3 Вт;
  • 1 мегават = 1 МВт = 10 6 Вт.

На практиці для вимірювання роботи струму (наприклад, в електролічильнику) використовують таку одиницю, як кіловат-година (кВт · год): 1 кВт · год = 3,6 · 10 6 Дж.

Принцип дії багатьох електричних побутових приладів (електрочайник, праска, обігрівач, бойлер, електроплита) ґрунтується на використанні теплової дії електричного струму.

Кількість теплоти, що виділяється в провіднику зі струмом за певний час, визначається за законом Джоуля-Ленца:

де I — сила струму; R — опір провідника; Δt — час дії електричного струму.

Кількість теплоти, яка виділяється провідником з електричним струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника й часу проходження струму.

Цей закон справедливий не тільки для металевих провідників, а й для розчинів електролітів та газів, оскільки під час проходження струму збільшується кількість зіткнень вільних носіїв зарядів з іншими зарядженими або нейтральними частинками речовини.

! Головне в цьому параграфі

Електричний струм є впорядкованим рухом заряджених частинок. Він виникає та підтримується за наявності в речовині вільних носіїв електричного заряду, а також чинників, що зумовлюють їх рух у певному напрямі (зовнішнє електричне чи магнітне поля, прискорений рух провідника). Щоб у провіднику існував електричний струм, потрібно підтримувати між його кінцями постійну різницю потенціалів.

Сила струму та напруга є основними характеристиками електричного кола. Зв’язок між ними встановлює закон Ома для ділянки кола.

Кількість теплоти, яка виділяється провідником з електричним струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника і часу проходження струму.

? Знаю, розумію, вмію пояснити

1. Сформулюйте визначення електричного струму. 2. Назвіть умови існування електричного струму. 3. Порівняйте особливості руху заряджених частинок за наявності та відсутності зовнішнього електричного поля. 4. Як визначається напрям електричного струму? 5. Назвіть дії електричного струму та наведіть приклади їх застосування на практиці. 6. Яка фізична величина характеризує інтенсивність руху заряджених частинок, в яких одиницях вона вимірюється? 7. Назвіть складові електричного кола. 8. Поясніть, чим зумовлений електричний опір провідників? Від чого він залежить? 9. Сформулюйте та запишіть закон Ома для ділянки кола. 10. Запишіть формули роботи та потужності електричного струму. 11. Як можна розрахувати кількість теплоти, що виділяється в провіднику зі струмом?

§ 16. Елементи механіки рідин і газів

ТИСК РІДИН І ГАЗІВ. З курсу фізики 7-го класу вам відомо, що результат дії сили залежить не тільки від її модуля, а й від площі тієї поверхні, перпендикулярно до якої вона діє. Нагадаємо, що силу, яка діє перпендикулярно до поверхні називають силою тиску, Fт.

Тиск — фізична величину, що чисельно дорівнює відношенню сили тиску (Fт) до площі поверхні (S) вздовж якої діє ця сила.

На всі рідини на Землі діє гравітаційна сила, внаслідок чого рідина має вагу.

Тиск стовпа нерухомої рідини чи газу, що зумовлений їхньою вагою, називають гідростатичним тиском:

де h — висота стовпа рідини або газу над певним нульовим рівнем; g = 9,8 м/с 2 ; ρ — густина рідини (газу).

Гідростатичний тиск стовпа рідини не залежить ні від площі дна, ні від форми посудини в якій міститься рідина. Явище непропорційності тиску рідини на дно посудини вазі налитої в неї рідини називають гідростатичним парадоксом, або парадоксом Паскаля (мал. 16.1). Тиск на дні всіх трьох посудин однаковий.

Мал. 16.1. Гідростатичний парадокс (парадокс Паскаля)

У 1648 році Б. Паскаль вставив у закриту діжку, наповнену водою, тонку трубку і, піднявшись на балкон другого поверху, влив у цю трубку кухоль води (мал. 16.1, б) Через малий діаметр трубки вода в ній піднялася до великої висоти, і тиск у діжці збільшився настільки, що кріплення діжки не витримали, і вона почала пропускати воду крізь щілини.

Крім того, Паскаль встановив, що зовнішній тиск, який чиниться на нерухому рідину або газ, передається ними в усіх напрямках однаково. Це твердження одержало назву закон Паскаля.

Із закону Паскаля випливає, що:

— якщо на поверхню рідини або газу площею S1 діє зовнішня сила F1, то на поверхню площею S2 діє зовнішня сила F2, причому

Повний тиск у будь-якій точці рідини дорівнює р = р0 + ρgh, де р0 — тиск на відкритій поверхні рідини (зазвичай атмосферний тиск).

У стані рівноваги тиск усередині рідини або газу на одному рівні однаковий в усіх напрямках.

СПОЛУЧЕНІ ПОСУДИНИ. ГІДРАВЛІЧНИЙ ПРЕС. Виходячи із закону Паскаля можна пояснити співвідношення між рівнями рідини, налитої в сполучені посудини (мал. 16.2. а). Нагадаємо, сполученими посудинами називають посудини, з’єднані між собою в нижній їх частині так, що рідина може перетікати з однієї посудини в іншу.

Мал. 16.2. Розподіл рівнів рідин у сполучених посудинах

У сполучених посудинах будь-якої форми поверхні однорідної рідини встановлюються на однаковому рівні (за умови, що тиск повітря над рідиною однаковий).

Якщо рідини мають різну густину, то висоти їх стовпів над рівнем розподілу цих рідин обернено пропорційні до їхніх густин.

Якщо в одну зі сполучених посудин налито рідину однієї густини, а в другу — іншої, то при рівновазі рівні цих рідин не будуть однакові (мал. 16.2, б). У цьому випадку співвідношення між густинами рідин та їхніми висотами пов’язані між собою законом.

Висоти стовпів рідин над рівнем їхнього розподілу обернено пропорційні до густин цих рідин.

Закон Паскаля дає змогу пояснити принцип дії гідравлічних машин. Основною їхньою частиною є два циліндри різного діаметра, забезпечені поршнями і сполучені трубкою. Простір під поршнями і трубку заповнюють рідиною (зазвичай мастилом).

Гідравлічну машину, в якій за допомогою гідравлічних циліндрів створюється велика стискаюча сила, називають гідравлічним пресом (мал. 16.3). Гідравлічний прес складається з двох сполучених посудин різного діаметра, закритих поршнями і заповнених рідиною.

Мал. 16.3. Гідравлічний прес

Виграш у силі, що дає гідравлічний прес, визначаєтвся за формулою:

АТМОСФЕРНИЙ ТИСК. Планета Земля оточена газовою оболонкою — атмосферою. Молекули газів, які входять до складу атмосфери, перебувають у неперервному русі. Внаслідок гравітаційної взаємодії із Землею атмосфера діє з певною силою на тіла, що перебувають поблизу земної поверхні і зумовлюють атмосферний тиск.

Вперше атмосферний тиск виміряв у XVII ст. італійський учений Еванджеліста Торрічеллі, учень Галілео Галілея (мал. 16.4).

Мал. 16.4. Вимірювання атмосферного тиску. Дослід Торічеллі

Шари повітря біля поверхні Землі стиснуті шарами повітря, які лежать над ними. Чим вище від поверхні Землі шар повітря, тим менше він стиснутий, тим менша його густина, а отже, тим менший атмосферний тиск. Спостереження показують, що атмосферний тиск у місцевостях, які лежать на рівні моря, в середньому врівноважується ртутним стовпом у 760 мм рт. ст. за температури 0 °С. Цей тиск називають нормальним атмосферним тиском. Нормальний атмосферний тиск рат = 760 мм рт. ст. = 101 300 Па.

Чим більша висота над рівнем моря, тим менший тиск.

При невеликих підйомах у середньому на кожні 11 м підйому тиск зменшується на 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

Знаючи залежність тиску від висоти, можна за зміною показів барометра визначити висоту над рівнем моря.

Атмосферний тиск вимірюють барометром. Різницю між атмосферним тиском і тиском газу у резервуарі вимірюють манометром.

ЗАКОН АРХІМЕДА. Рідина або газ тисне на дно і стінки посудини. Якщо всередину рідини або газу помістити будь-яке тверде тіло, то воно також зазнаватиме тиску. Причому сила, з якою рідина або газ діє на нижню частину зануреного тіла, є більшою за силу, що діє на верхню частину. Отже, рівнодійна цих сил спрямована вгору і виштовхує тіло.

Силу, яка виштовхує тіло з рідини або газу, називають архімедовою силою на честь давньогрецького вченого Архімеда, який уперше довів існування цієї сили й обчислив її значення.

Закон Архімеда. На тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі рідини або газу в об’ємі зануреної частини цього тіла.

де ρр — густина рідини або газу; V — об’єм зануреної частини тіла.

Отже, під час занурення тіла в рідину або газ його вага зменшується. Щоби визначити вагу тіла, зануреного в рідину, необхідно знайти різницю між його вагою в повітрі (Р0) та силою Архімеда (FА):

Знаючи густину тіла і густину рідини, можна передбачити, як поводитиме себе тіло в рідині або газі:

— якщо густина тіла більша за густину рідини або газу, ρт > ρ, то воно тоне;

— якщо густина тіла дорівнює густині рідини або газу, ρт = ρ, то тіло плаває всередині рідини або газу;

— якщо густина тіла менша за густину рідини або газу, ρт < ρ, то тіло спливає.

* Закон Бернуллі. Під час руху рідини по трубах чи протоках за умови нестисливості рідини маса рідини, що проходить через поперечний переріз, проведений у будь-якій точці протоки чи труби є однаковою, тобто:

де v1, v2 — швидкості течії рідини чи газу через поперечний переріз протоки (труби); S1, S2 — площі поперечного перерізу протоки (труби).

* Для додаткового читання.

Рівняння, яке визначає зв’язок між швидкістю течії v, тиском р та висотою (h) певного перерізу над певним рівнем певної точки в ідеальній рідині встановив у 1738 р. Даніель Бернуллі.

Закон Бернуллі: для стаціонарного потоку ідеальної рідини, яка не стискається, справедливим є рівняння, що визначає повний тиск рідини.

де р — статичний тиск у поперечному перетині труби чи протоки; ρ — густина рідини; v — швидкість рідини через поперечний переріз протоки (труби); h — висота даного перерізу над певним рівнем.

Мал. 16.5. Закон Бернуллі

Наслідком закону Бернуллі є те, що під час протікання рідини по трубі змінного перерізу статичний тиск буде більшим там, де швидкість течії менша.

Головне в цьому параграфі

Тиск стовпа нерухомої рідини чи газу, що зумовлений їхньою вагою, називають гідростатичним тиском. Він визначається за формулою: р = ρgh , де h — висота стовпа рідини або газу над певним нульовим рівнем; g = 9,8 м/с 2 ; ρ — густина рідини (газу).

Якщо рідини мають різну густину, то висоти їхніх стовпів над рівнем розподілу цих рідин обернено пропорційні до їхніх густин.

Закон Паскаля: зовнішній тиск, який чиниться на нерухому рідину або газ, передається ними в усіх напрямках однаково.

Закон Архімеда: на тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі рідини або газу в об’ємі зануреної частини цього тіла:

Вага тіла, зануреного в рідину, визначається різницею ваги тіла в повітрі (Р0) та сили Архімеда (FА):

Запитання для самоперевірки

  • 1. Поясніть причину виникнення гідростатичного тиску. Від чого він залежить?
  • 2. Чи залежить тиск рідини від форми посудини?
  • 3. Чим зумовлений атмосферний тиск? В яких одиницях він вимірюється?
  • 4. Поясніть будову та принцип дії гідравлічної машини.
  • 5. Сформулюйте умову нерозривності потоку.
  • 6. Що є умовою плавання тіл?

§ 40. Електричний струм у газах

1. Гази за звичайних умов є хорошими ізоляторами. У них немає вільних електричних зарядів. Однак за певних умов гази можуть стати провідниками електричного струму.

Оскільки молекули газу електрично нейтральні, то для того, щоб газ став провідником електричного струму, необхідно будь-яким способом отримати деяке число вільних електричних зарядів: електронів і позитивних йонів.

Створити вільні електричні заряди в газі можна різними способами. Досить, наприклад, у проміжок між металевими дисками (рис. 135) внести полум’я спиртівки, як стрілка гальванометра, яка до цього стояла на нульовій поділці, відхилиться, що свідчить про проходження електричного струму по колу.

2. Пояснимо явище, яке ми спостерігали. Вам відомо, що повітря складається з атомів і молекул різних газів, які у звичайному стані нейтральні. При нагріванні збільшується швидкість теплового руху молекул, і деякі молекули при зіткненні розпадаються на позитивні йони і електрони. Відбувається йонізація газу. Нейтральні атоми або молекули газу можуть приєднати до себе електрони і перетворитися в негативні йони. Роль йонізатора в даному випадку виконувало полум’я сірника. Іонізаторами можуть виступати також ультрафіолетове, рентгенівське і космічне випромінювання. Одночасно з процесом йонізації відбувається рекомбінація газу — утворення нейтрального атома при зближенні позитивного йона і електрона.

Отже, електричний струм у газах — напрямлений рух позитивних і негативних йонів та електронів. Протікання струму через газ називають газовим розрядом.

Існує два типи газових розрядів: несамостійний і самостійний.

3. Несамостійний газовий розряд спостерігався в описаному досліді (див. рис. 135). Цей розряд відбувся завдяки тому, що використовувався йонізатор, який сприяв утворенню йонів у повітрі.

Розглянемо, як сила струму в газі залежить від прикладеної напруги. Проведемо дослід. Установка являє собою скляну трубку з повітрям, в яку впаяні два металеві електроди. Електрод и підключені до джерела струму (рис. 136). За допомогою випромінювання газ йонізують, а потім, змінюючи напругу, що подається на трубку, спостерігають за змінами сили струму.

Дослід показує, що спочатку при збільшенні напруги між електродами сила струму зростає (рис. 137). Це відбувається до деякого значення напруги. Подальше збільшення напруги не призводить до зміни сили струму, вона залишається сталою. Спостерігається струм насичення.

Це відбувається тому, що при невеликих значеннях напруги не всі йони та електрони досягають електродів. Деякі з них рекомбінують і утворюють нейтральні молекули. Чим більша напруга, тим більше заряджених частинок досягає електродів. Нарешті, напруга набуває такого значення, при якому всі йони і електрони, що утворилися під дією даного йонізатора, беруть участь у напрямленому русі. Тепер деяке збільшення напруги не впливатиме на силу струму.

Якщо після досягнення силою струму насичення продовжувати збільшувати напругу, то настане момент, коли сила струму різко зросте (рис. 138). Це означає, що кількість заряджених частинок у трубці збільшилася, тобто з’явилися нові йони і електрони. Причиною цього є те, що електрони набувають в електричному полі більшу енергію, якої достатньо для того, щоб йонізувати нейтральний атом. Таким чином, подальша йонізація атомів і молекул здійснюється за рахунок зіткнення з ними електронів, що мають достатню для йонізації енергію. Внаслідок цього кількість заряджених частинок швидко зростає.

Оскільки розряд буде існувати, навіть якщо прибрати йонізатор, його називають самостійним

4. В залежності від властивостей і стану газу, прикладеної напруги та розміщення і типу електродів можливі різні типи самостійного розряду. Тліючий розряд — розряд, що відбувається в трубці, заповненій газом, за зниженого тиску порядку десятих і сотих частки міліметра ртутного стовпа (рис. 139).

Тліючий розряд можна спостерігати в газорозрядній трубці, приєднаній до джерела постійної напруги близько 1000 В.

За атмосферного тиску розряд у трубці відсутній.

Тліючий розряд використовують у газорозрядних лампах, які застосовуються в технічних пристроях як індикатори, для освітлення, для освітлювальної реклами.

Іскровий розряд відбувається за нормального атмосферного тиску і великої різниці потенціалів між електродами (рис. 140).

Кожен із вас неодноразово спостерігав блискавку. Блискавка — це приклад іскрового розряду в атмосфері. Іскровий розряд можна спостерігати в лабораторії: він виникає між кондукторами електрофорної машини.

Іван Павлович Пулюй (1845-1918) – український фізик і електротехнік, народився у м. Гримайлів. Працював у галузі дослідження газорозрядних процесів, електротехніки та рентгенівських променів.

Євген Оскарович Патон (1870-1953) – український учений у галузі зварювальних процесів і мостобудування. Засновник вітчизняної школи електрозварювання. Автор та керівник проектів понад 100 суцільнозварних мостів. Серед них один з найбільших у світі — суцільнозварний міст через Дніпро, названий його ім’ям.

Борис Євгенович Патон (народився в 1918 р.) – український науковець у галузі зварювальних процесів. Досліджував процеси автоматичного і напівавтоматичного зварювання під флюсом. Перший започаткував дослідження у відкритому космосі в галузі технології металів, автор ідеї та один із розробників методу електрозварювання м’яких тканин. З 1962 р. — президент Національної академії наук України.

Іскровий розряд застосовується, наприклад, для обробки металів.

Дуговий розряд може так само, як і іскровий, відбуватися за атмосферного тиску (рис. 141). Його можна отримати, якщо два вугільних стержні (електроди), підключених до джерела струму, привести в зіткнення, а потім подати на них напругу порядку 40-50 В. Після того, як стержні розжаряться, їх розводять на деяку відстань, і між кінцями стержнів з’являється електрична дуга.

При роботі дуги катод сильно розігрівається під дією позитивних йонів, що випускаються анодом і бомбардують катод. Сила струму при дуговому розряді досягає дуже великих значень.

Дуговий розряд за зниженого тиску використовується в дугових лампах. Дуговий розряд також використовують при зварюванні металів.

Величина електричного поля залежить від кривини поверхні зарядженого провідника, який це поле створює. Зокрема, воно (поле) може бути дуже великим біля ділянок провідника, що виступають, по якому протікає значний електричний заряд. У цьому випадку заряд «стікає» з провідника, і біля нього спостерігається область, яка світиться. Це — коронний розряд (рис. 142). Він виникає навколо проводів високовольтних ліній електропередач і призводить до втрат електроенергії. Для усунення цих втрат дроти повинні бути досить товстими.

Довгий час коронний розряд наводив жах на мореплавців, які спостерігали його на щоглах кораблів під час шторму чи грози (рис. 143). Не маючи можливості пояснити це явище, мореплавці вважали це знаменням і назвали його «вогні святого Ельма».

Запитання для самоперевірки

  • 1. Як створити вільні носії заряду у вакуумі?
  • 2. Які частинки створюють електричний струм у газах?
  • 3. У чому відмінність несамостійного газового розряду від самостійного?
  • 4. За яких умов виникає іскровий розряд? Де він спостерігається?
  • 5. Як виникає дуговий розряд? Де він застосовується?
  • 6. Як виникає коронний розряд?
  • 7. За яких умов виникає тліючий розряд? Де він застосовується?

Завдання 40

  • 1. Чим відрізняється утворення йонів в електролітах від йонізації газу?
  • 2. Яким чином можна несамостійний газовий розряд перевести в самостійний?
  • 3. Чи можна спостерігати блискавку на Місяці?
  • 4*. Де краще, на вашу думку, захищатися від блискавки: в долині, де є озеро або річка, чи на навколишніх кам’янистих горбах?
  • 5. Заповніть таблицю 17 порівняння газових розрядів, використовуючи матеріал параграфа та додаткову інформацію з мережі Інтернет.

Газовий розряд

Потреба в йонізаторі

Умови виникнення

Застосування, приклади спостереження

Related Post

Чи можна виходити на перекур на роботіЧи можна виходити на перекур на роботі

Перерва для відпочинку i харчування повинна надаватись, як правило, через чотири години після початку роботи. При цьому час початку i закінчення перерви встановлюється правилами внутрішнього трудового розпорядку. Якщо Ваша зміна

Що робити якщо орхідея не цвіте вже рікЩо робити якщо орхідея не цвіте вже рік

Що робити, щоб орхідея зацвіла Фахівці радять "поливати" орхідею льодом, час від часу підкладати до горщика з квіткою куски льоду. Таким чином рослину змушують перебувати в стресі, після чого вона