Искровой разряд

Искровой зарядЕсли источник тока неспособен поддерживать само­стоятельный электрический разряд в течение длительного времени, то на­блюдается форма самостоятельного разряда, называемая искровым раз­рядом. Искровой разряд прекраща­ется через короткий промежуток вре­мени после начала разряда в ре­зультате значительного уменьшения напряжения. Примеры искрового разряда — искры, возникающие при расчесывании волос, разделении лис­тов бумаги, разряде конденсатора.

Самые большие «искры» — мол­нии — наблюдаются во время грозы. Исследования показали, что причи­ной возникновения гроз является разделение электрических зарядов в грозовых облаках. При дроблении водяных капель и кристаллов льда, при столкновениях их с ионами ат­мосферного воздуха крупные капли и кристаллы приобретают избыточный отрицательный заряд, а мелкие – положительный. Восходящие потоки воздуха в грозовом облаке подни­мают мелкие капли и кристаллы к вершине облака, крупные капли и кристаллы падают к его основанию. Отрицательный заряд основания об­лака наводит положительный заряд на проводящей земной поверхности. Разность потенциалов между основанием облака на высо­те 3—4 км и поверхностью Земли достигает 20—100 млн. В. Молния переносит из облака 20—30 Кл отрицательного электрического заряда, сила тока в молнии достигает 10—20 кА, длительность импульса тока в канале молнии несколько десятков микросекунд. Самостоятельный элек­трический разряд между газовым об­лаком и Землей через некоторое вре­мя сам собою прекращается, так как большая часть избыточных электри­ческих зарядов в грозовом облаке нейтрализуется электрическим то­ком, протекающим по плазменному каналу молнии.

При нарастании силы тока в кана­ле молнии происходит нагревание плазмы до температуры свыше 104 К. Изменения давления в плазменном канале молнии при нарастании силы тока и прекращении разряда вызы­вают звуковые явления, называемые громом.

На Земле каждые сутки происхо­дит около 300 гроз, среднее значе­ние силы тока «грозовой машины», сообщающей Земле отрицательный электрический заряд, составляет око­ло 1800 А. Отрицательный заряд Зем­ли около 6*105 Кл, напряженность электрического поля у поверхности Земли составляет примерно 100 В/м.

Между отрицательно заряженной Землей и положительно заряженны­ми верхними слоями атмосферы на­пряжение достигает примерно 40 кВ. В атмосферном воздухе всегда содер­жится небольшое количество ионов. Электрический ток, создаваемый эти­ми ионами, разряжает Землю, но «грозовая машина» пополняет этот заряд с каждым ударом молнии. Если бы грозы прекратились по всей Земле, то электрический заряд был бы нейтрализован током ионов в атмосферном воздухе примерно за пол­часа. Молнии возникают не только в водяных облаках, но и в облаках пыли и газов, образующихся при из­вержениях вулканов.