வாயு கடத்துத்திறன்

வாயுக்கள் பொதுவாக நல்ல மின்கடத்தா ஆகும் (எ.கா. சுத்தமான, அயனியாக்கம் செய்யப்படாத காற்று). இருப்பினும், வாயுக்கள் கரிம மற்றும் கனிமத் துகள்களுடன் ஈரப்பதத்தைக் கொண்டிருந்தால் மற்றும் அதே நேரத்தில் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்டால், அவை மின்சாரத்தை நடத்துகின்றன.

அனைத்து வாயுக்களிலும், மின்சார மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படுவதற்கு முன்பே, சீரற்ற வெப்ப இயக்கத்தில் இருக்கும் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் - எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகள் எப்போதும் இருக்கும். இவை வாயு துகள்களாகவும், திடப்பொருள்கள் மற்றும் திரவங்களின் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களாகவும் இருக்கலாம் - எடுத்துக்காட்டாக, காற்றில் காணப்படும் அசுத்தங்கள்.

வாயு மின்கடத்தாக்களில் மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் உருவாக்கம் வெளிப்புற ஆற்றல் மூலங்களிலிருந்து (வெளிப்புற அயனியாக்கிகள்) வாயு அயனியாக்கத்தால் ஏற்படுகிறது: காஸ்மிக் மற்றும் சூரிய கதிர்கள், பூமியின் கதிரியக்க கதிர்வீச்சு போன்றவை.

வாயுக்களின் மின் கடத்துத்திறன் முக்கியமாக அவற்றின் அயனியாக்கத்தின் அளவைப் பொறுத்தது, இது வெவ்வேறு வழிகளில் மேற்கொள்ளப்படலாம். பொதுவாக, வாயுக்களின் அயனியாக்கம் ஒரு நடுநிலை வாயு மூலக்கூறிலிருந்து எலக்ட்ரான்களின் வெளியீட்டின் விளைவாக ஏற்படுகிறது.

ஒரு வாயு மூலக்கூறில் இருந்து வெளியாகும் எலக்ட்ரான் வாயுவின் மூலக்கூறு இடைவெளியில் கலக்கிறது, இங்கே, வாயு வகையைப் பொறுத்து, அதன் இயக்கத்தின் ஒப்பீட்டளவில் நீண்ட "சுதந்திரத்தை" பராமரிக்க முடியும் (எடுத்துக்காட்டாக, அத்தகைய வாயுக்களில், ஹைட்ரஜன் அதிர்ச்சி H2 , நைட்ரஜன் n2) அல்லது, மாறாக, ஒரு நடுநிலை மூலக்கூறை விரைவாக ஊடுருவி, எதிர்மறை அயனியாக மாற்றுகிறது (எடுத்துக்காட்டாக, ஆக்ஸிஜன்).

வாயுக்களின் அயனியாக்கத்தின் மிகப்பெரிய விளைவு எக்ஸ்-கதிர்கள், கத்தோட் கதிர்கள் அல்லது கதிரியக்கப் பொருட்களால் வெளிப்படும் கதிர்கள் மூலம் கதிர்வீச்சு செய்வதன் மூலம் அடையப்படுகிறது.

கோடையில் வளிமண்டல காற்று சூரிய ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ் மிகவும் தீவிரமாக அயனியாக்கம் செய்யப்படுகிறது. காற்றில் உள்ள ஈரப்பதம் அதன் அயனிகளில் ஒடுங்கி, மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட மிகச்சிறிய நீர்த்துளிகளை உருவாக்குகிறது. இறுதியில், மின்னலுடன் கூடிய இடி மேகங்கள் தனிப்பட்ட மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நீர் துளிகளிலிருந்து உருவாகின்றன, அதாவது. வளிமண்டல மின்சாரத்தின் மின் வெளியேற்றங்கள்.

வெளிப்புற அயனியாக்கிகளால் வாயு அயனியாக்கம் செயல்முறையானது ஆற்றலின் ஒரு பகுதியை வாயு அணுக்களுக்கு மாற்றுவதாகும். இந்த வழக்கில், வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் கூடுதல் ஆற்றலைப் பெறுகின்றன மற்றும் அவற்றின் அணுக்களிலிருந்து பிரிக்கப்படுகின்றன, அவை நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களாக மாறும் - நேர்மறை அயனிகள்.

உருவான கட்டற்ற எலக்ட்ரான்கள் நீண்ட காலத்திற்கு (உதாரணமாக, ஹைட்ரஜன், நைட்ரஜனில்) ஒரு வாயுவில் இயக்கத்திலிருந்து தங்கள் சுதந்திரத்தை பராமரிக்க முடியும் அல்லது சிறிது நேரம் கழித்து மின் நடுநிலை அணுக்கள் மற்றும் வாயு மூலக்கூறுகளுடன் இணைத்து, எதிர்மறை அயனிகளாக மாற்றும்.

ஒரு வாயுவில் மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் தோற்றம் உலோக மின்முனைகளின் மேற்பரப்பில் இருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெப்பமடையும் போது அல்லது கதிரியக்க ஆற்றலுக்கு வெளிப்படும் போது ஏற்படும்.தொந்தரவு செய்யப்பட்ட வெப்ப இயக்கத்தில் இருக்கும் போது, ​​எதிர் மின்னேற்றம் (எலக்ட்ரான்கள்) மற்றும் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட (அயனிகள்) துகள்கள் சில ஒன்றுடன் ஒன்று ஒன்றிணைந்து மின் நடுநிலை அணுக்கள் மற்றும் வாயு மூலக்கூறுகளை உருவாக்குகின்றன. இந்த செயல்முறை பழுது அல்லது மறுசீரமைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

உலோக மின்முனைகளுக்கு (வட்டுகள், பந்துகள்) இடையே ஒரு அளவு வாயு இணைக்கப்பட்டிருந்தால், மின்முனைகளுக்கு மின்சார மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​மின்சார சக்திகள் வாயுவில் உள்ள சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களில் செயல்படும் - மின்சார புல வலிமை.

இந்த சக்திகளின் செயல்பாட்டின் கீழ், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகள் ஒரு மின்முனையிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகர்ந்து, ஒரு வாயுவில் மின்சாரத்தை உருவாக்கும்.

வாயுவின் மின்னோட்டம் அதிகமாக இருக்கும், ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு வெவ்வேறு மின்கடத்தா கொண்ட அதிக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் அதில் உருவாகின்றன மற்றும் மின்சார புல சக்திகளின் செயல்பாட்டின் கீழ் அவை அதிக வேகத்தைப் பெறுகின்றன.

கொடுக்கப்பட்ட அளவு வாயுவுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகளில் செயல்படும் மின் சக்திகள் அதிகரிக்கின்றன என்பது தெளிவாகிறது. இந்த வழக்கில், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் வேகம் மற்றும் அதனால் வாயுவில் மின்னோட்டம் அதிகரிக்கிறது.

வாயு தொகுதிக்கு பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தத்தின் செயல்பாடாக மின்னோட்டத்தின் அளவு மாற்றம் வோல்ட்-ஆம்பியர் பண்பு எனப்படும் வளைவின் வடிவத்தில் வரைபடமாக வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

ஒரு வாயு மின்கடத்தாக்கான தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு

மின்னோட்ட-மின்னழுத்த பண்பு பலவீனமான மின்சார புலங்களின் பகுதியில், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் மீது செயல்படும் மின்சார சக்திகள் ஒப்பீட்டளவில் சிறியதாக இருக்கும்போது (வரைபடத்தில் I பகுதி), பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் மதிப்பின் விகிதத்தில் வாயுவின் மின்னோட்டம் அதிகரிக்கிறது. . இந்த பகுதியில், ஓம் விதியின் படி தற்போதைய மாற்றங்கள்.

மின்னழுத்தம் மேலும் அதிகரிக்கும் போது (பிராந்தியம் II), மின்னோட்டத்திற்கும் மின்னழுத்தத்திற்கும் இடையிலான விகிதாசாரம் உடைக்கப்படுகிறது. இந்த பகுதியில், கடத்தும் மின்னோட்டம் மின்னழுத்தத்தை சார்ந்து இருக்காது. இங்கே, சார்ஜ் செய்யப்பட்ட வாயு துகள்களிலிருந்து ஆற்றல் திரட்டப்படுகிறது - எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகள்.

மின்னழுத்தத்தில் (பிராந்தியம் III) மேலும் அதிகரிப்புடன், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் வேகம் கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது, இதன் விளைவாக அவை பெரும்பாலும் நடுநிலை வாயு துகள்களுடன் மோதுகின்றன. இந்த மீள் மோதல்களின் போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகள் அவற்றின் திரட்டப்பட்ட ஆற்றலில் சிலவற்றை நடுநிலை வாயு துகள்களுக்கு மாற்றுகின்றன. இதன் விளைவாக, எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அணுக்களிலிருந்து அகற்றப்படுகின்றன. இந்த வழக்கில், புதிய மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் உருவாகின்றன: இலவச எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகள்.

பறக்கும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் வாயுவின் அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளுடன் அடிக்கடி மோதுவதால், புதிய மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் உருவாக்கம் மிகவும் தீவிரமாக நிகழ்கிறது. இந்த செயல்முறை அதிர்ச்சி வாயு அயனியாக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

தாக்க அயனியாக்கம் பகுதியில் (படத்தில் பகுதி III), மின்னழுத்தத்தில் மிகச்சிறிய அதிகரிப்புடன் வாயுவின் மின்னோட்டம் வேகமாக அதிகரிக்கிறது. வாயு மின்கடத்தாவில் ஏற்படும் தாக்க அயனியாக்கம் செயல்முறையானது வாயுவின் அளவு எதிர்ப்பில் கூர்மையான குறைவு மற்றும் அதிகரிப்புடன் சேர்ந்துள்ளது. மின்கடத்தா இழப்பு தொடுகோடு.

இயற்கையாகவே, தாக்க அயனியாக்கம் செயல்முறை நிகழும் மதிப்புகளை விட குறைவான மின்னழுத்தங்களில் வாயு மின்கடத்தா பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த வழக்கில், வாயுக்கள் மிகவும் நல்ல மின்கடத்தா ஆகும், அங்கு தொகுதி குறிப்பிட்ட எதிர்ப்பு மிகவும் அதிகமாக உள்ளது (1020 ஓம்ஸ்)x செமீ) மற்றும் மின்கடத்தா இழப்பு கோணத்தின் தொடுகோடு மிகவும் சிறியது (tgδ ≈ 10-6).எனவே, வாயுக்கள், குறிப்பாக காற்று, மின்கடத்தாக்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன எடுத்துக்காட்டாக மின்தேக்கிகள், வாயு நிரப்பப்பட்ட கேபிள்கள் மற்றும் உயர் மின்னழுத்த சர்க்யூட் பிரேக்கர்கள்.

மின் இன்சுலேடிங் கட்டமைப்புகளில் ஒரு மின்கடத்தாவாக வாயுவின் பங்கு

எந்தவொரு இன்சுலேடிங் கட்டமைப்பிலும், காற்று அல்லது பிற வாயு ஓரளவிற்கு காப்பு உறுப்புகளாக உள்ளது. மேல்நிலைக் கோடுகள் (VL), பஸ்பார்கள், மின்மாற்றி டெர்மினல்கள் மற்றும் பல்வேறு உயர் மின்னழுத்த சாதனங்களின் கடத்திகள் இடைவெளிகளால் ஒருவருக்கொருவர் பிரிக்கப்படுகின்றன, இதில் ஒரே இன்சுலேடிங் ஊடகம் காற்று.

அத்தகைய கட்டமைப்புகளின் மின்கடத்தா வலிமையின் மீறல், மின்கடத்திகள் தயாரிக்கப்படும் மின்கடத்தாவை அழிப்பதன் மூலமும், காற்றில் அல்லது மின்கடத்தா மேற்பரப்பில் வெளியேற்றுவதன் விளைவாகவும் ஏற்படலாம்.

இன்சுலேட்டர் முறிவு போலல்லாமல், அதன் முழுமையான தோல்விக்கு வழிவகுக்கிறது, மேற்பரப்பு வெளியேற்றம் பொதுவாக தோல்வியுடன் இல்லை. எனவே, காற்றில் மேற்பரப்பு ஒன்றுடன் ஒன்று மின்னழுத்தம் அல்லது முறிவு மின்னழுத்தம் இன்சுலேட்டர்களின் முறிவு மின்னழுத்தத்தை விட குறைவாக இருக்கும் வகையில் இன்சுலேடிங் கட்டமைப்பு செய்யப்பட்டால், அத்தகைய கட்டமைப்புகளின் உண்மையான மின்கடத்தா வலிமை காற்றின் மின்கடத்தா வலிமையால் தீர்மானிக்கப்படும்.

மேலே உள்ள சந்தர்ப்பங்களில், காற்று ஒரு இயற்கை எரிவாயு ஊடகமாக பொருத்தமானது, இதில் இன்சுலேடிங் கட்டமைப்புகள் அமைந்துள்ளன. கூடுதலாக, காற்று அல்லது பிற வாயு பெரும்பாலும் கேபிள்கள், மின்தேக்கிகள், மின்மாற்றிகள் மற்றும் பிற மின் சாதனங்களை தனிமைப்படுத்த முக்கிய இன்சுலேடிங் பொருட்களில் ஒன்றாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இன்சுலேடிங் கட்டமைப்புகளின் நம்பகமான மற்றும் சிக்கல் இல்லாத செயல்பாட்டை உறுதிப்படுத்த, பல்வேறு காரணிகள் வாயுவின் மின்கடத்தா வலிமையை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதை அறிந்து கொள்வது அவசியம், அதாவது மின்னழுத்தத்தின் வடிவம் மற்றும் காலம், வாயுவின் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தம், வாயுவின் தன்மை மின்சார புலம், முதலியன

இந்த தலைப்பில் பார்க்கவும்: வாயுக்களில் மின்சார வெளியேற்ற வகைகள்