Дуговой разряд

Дуговой разрядИзвестна еще одна важная форма самостоятель­ного разряда в газах, получившая название электрической дуги. Она была впервые открыта профессором физики Петербургской медико-хи­рургической академии В. В. Петро­вым в 1802 г. Слегка раздвинув на небольшое расстояние два соприка­сающихся угольных электрода, при­соединенных к источнику тока, мы увидим между концами углей яркое свечение газа, а сами угли при этом раскаляются.

Рассматривая дуговой разряд через темное стекло, можно заметить, что свет исходит преимущественно от концов углей. Свечение самой дуги – яркой изогнутой полоски, образую­щейся в газовом промежутке меж­ду концами углей, значительно слабее. Температура углей очень вы­сока. Наиболее горячим является углубление, образующееся на аноде, которое называется кратером. Его температура при атмосферном дав­лении достигает 4000 °С.

Для горения дуги достаточно сравнительно небольшого напряже­ния 40—50 В, но сила тока в дуге достигает десятков и даже сотен ампер. Это указывает на то, что сопротивление газа в дуговом разря­де сравнительно мало.

Какие частицы служат носителя­ми зарядов в дуге? Когда угольные электроды приводят в контакт, они соприкасаются в отдельных неболь­ших участках малого сечения. Поэ­тому сопротивление этих участков ве­лико, и они сильно разогреваются. Когда угли раздвигают, электроны, испускаемые раскаленными участка­ми катода, ионизуют воздух и обес­печивают большую концентрацию за­ряженных частиц в дуге.

Дуговой разряд находит важные технические применения. Впервые ду­га применена русским инженером П. Н. Яблочковым для освещения (1876 г.). Вследствие высокой тем­пературы дуга широко используется для сварки и резания металлов. Такой способ сварки впервые был разработан русскими изобретателя­ми Н. И. Бенардосом (1885 г.) и Н. Г. Славяновым (1890 г.).

В настоящее время электри­ческую дугу применяют в промыш­ленных электропечах для плавки ста­ли. Дуга в этих печах образуется между самим расплавленным металлом и угольными электродами, которые приводят с ним в соприкосно­вение, а затем разводят. Сила тока в такой дуге достигает десятков ты­сяч ампер.