Номер 4, страница 177 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 10. Электрический ток в газах, вакууме и полупроводниках. Параграф 48. Виды самостоятельного разряда. Плазма. Вопросы - номер 4, страница 177.

Условие.

4. Как получают дуговой разряд?

Решение.

Дуговой разряд — это вид самостоятельного электрического разряда в газе, который характеризуется очень высокой плотностью тока и сравнительно низким падением напряжения между электродами. Он является мощным источником света и тепла, температура в столбе дуги может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия.

Существует два основных способа получения (зажигания) дугового разряда:

1. Путем соприкосновения и разведения электродов. Это классический способ, который впервые продемонстрировал В. В. Петров в 1802 году. Два электрода (часто используют угольные стержни) подключают к источнику тока, способному обеспечить большую силу тока (десятки ампер) при относительно низком напряжении (40–80 В). Электроды приводят в контакт. В месте соприкосновения из-за высокого контактного сопротивления и большой плотности тока по закону Джоуля-Ленца ($Q = I^2Rt$) выделяется огромное количество тепла, и концы электродов раскаляются добела. После этого электроды медленно разводят на небольшое расстояние. С раскаленной докрасна поверхности катода (отрицательного электрода) начинается интенсивная термоэлектронная эмиссия — «испарение» электронов. Эти электроны, ускоренные электрическим полем, ионизируют молекулы газа в промежутке, создавая проводящий канал из плазмы. Через этот канал продолжает течь ток, образуя яркую, изогнутую световую дугу.

2. Путем высоковольтного пробоя газового промежутка. К электродам, которые изначально разнесены на некоторое расстояние, прикладывают высокое напряжение, достаточное для электрического пробоя газа между ними. В результате возникает искровой разряд (искра). Если источник питания достаточно мощный и может поддерживать в цепи большой ток после пробоя, то кратковременный искровой разряд переходит в устойчивый дуговой разряд. Протекающий большой ток быстро разогревает катод до температуры, при которой начинается интенсивная термоэлектронная эмиссия, которая и становится основным механизмом поддержания разряда. После зажигания дуги напряжение на ней значительно падает по сравнению с напряжением пробоя.

Ключевым процессом, который поддерживает горение дуги, является термоэлектронная эмиссия с поверхности раскаленного катода. Именно она обеспечивает непрерывный поток электронов, необходимых для поддержания высокой проводимости газового промежутка.

Ответ: Дуговой разряд получают одним из двух основных способов: 1) путем кратковременного соприкосновения и последующего разведения электродов, подключенных к мощному источнику тока, что вызывает их разогрев и термоэлектронную эмиссию; 2) путем создания высоковольтного пробоя газового промежутка с последующим переходом искрового разряда в дуговой, если источник питания способен поддержать достаточно большую силу тока.