Исследование электрических характеристик высоковольтного разряда в жидкометаллических средах
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
Исследование электрических характеристик высоковольтного разряда
в жидкометаллических средах
Содержание
1. Особенности протекания импульсного тока в газах, жидкостях, твердых телах, металлических расплавах
1.1 Особенности протекания импульсного тока в газах
.1.1 Механизм электропроводности газов
.1.2 Основные виды газовых разрядов
.1.3 Прохождение тока в газах при электроимпульсных воздействиях
.2 Особенности протекания импульсного тока в твердых телах (диэлектриках)
.3 Особенности протекания импульсного тока в жидкости
.3.1 Механизм протекания импульсного тока в молекулярных жидкостях
.3.2 Общие положения импульсного разряда (пробоя) в жидкости
.4 Расплавы
.5 Выводы и постановка задач исследований
. Экспериментальные исследования электрических характеристик разряда емкостного накопителя на жидкий металл
.1 Методика проведения испытаний
.1.1 Идея предполагаемых исследовании
.1.2 Экспериментальный стенд
Проведение эксперимента
.1.3 Варианты технологических схем высоковольтной электроимпульсной обработки расплава.
.2 Средства и методы измерений
.2.1 Разрядная цепь простейшего емкостного накопителя
.2.2 Измерительные шунты
.2.3 Пояса Роговского
.2.4 Измерение импульсных напряжений с помощью делителей и катодных осциллографов
.2.5 Измерительный кабель
Выводы
Перечень ссылок
1. Особенности протекания импульсного тока в газах, жидкостях, твердых телах, металлических расплавах
.1 Особенности протекания импульсного тока в газах
.1.1 Механизм электропроводности газов
При отсутствии внешнего поля заряженные частицы, как и нейтральные молекулы, движутся хаотически. Если ионы и свободные электроны оказываются во внешнем электрическом поле, то они приходят в направленное движение и создают электрический ток в газах. Необходимо отметить, что основными носителями заряда в газе являются ионы.
Таким образом, электрический ток в газе представляет собой направленное движение положительных ионов к катоду, а отрицательных ионов и электронов к аноду. На электродах происходит нейтрализация заряженных частиц, как и при прохождении электрического тока через растворы и расплавы электролитов. Однако в газах отсутствует выделение веществ на электродах, как это имеет место в растворах электролитов. Газовые ионы, подойдя к электродам, отдают им свои заряды, превращаются в нейтральные молекулы и диффундируют обратно в газ.
В газах сочетается электронная проводимость, подобная проводимости металлов с ионной проводимостью, подобной проводимости водных растворов и расплавов электролитов.
.1.2 Основные виды газовых разрядов
Процесс замыкания межэлектродного газонаполненного промежутка называется газовым разрядом. Если электропроводность газа создается внешними ионизаторами, то электрический ток, возникающий в нем, называется несамостоятельным газовым разрядом. С прекращением действия внешних ионизаторов несамостоятельный разряд прекращается.
Электрический разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора, называется самостоятельным газовым разрядом. Для его осуществления необходимо, чтобы в результате самого разряда в газе непрерывно образовывались свободные заряды. Основным источником их возникновения является ударная ионизация молекул газа.
Это означает, что в газе появляются дополнительные ионы, которые образуются за счет действия ионизатора. Поэтому ионизатор теперь можно убрать.
.1.3 Прохождение тока в газах при электроимпульсных воздействиях
При импульсном пробое газов к электродам прикладывается импульс напряжения, причем в идеализированном случае длительность фронта импульса должно быть намного меньше, чем время развития пробоя. Перенапряжение в значительной степени определяет механизм пробоя. В зависимости от условий нарастания числа носителей в одиночной электронной лавине разряд может развиваться по таунсендовскому либо по стриммерному механизму.
Наиболее полно в настоящее время изучен таунсендовский механизм пробоя в азоте и водороде при давлениях в несколько сотен торр начальных напряжениях в десятки киловольт и максимальных токах до сотен ампер. Для наиболее часто применяемых в экспериментах газом (азот, водород, кислород, метан) разряд развивается по стримерному механизму, начиная с перенапряжений 15-20%.
1.2 Особенности протекания импульсного тока в твердых телах (диэлектриках)
Исследования пробоя твердых диэлектриков по своему объему значительно превышают исследования всех других видов диэлектриков, что обусловлено более широким применением твердых диэлектриков.
При малых межэлектродных зазорах (прокодник-диэлектрик-проводник) напряженность поля пробоя резко нарастает с уменьшением зазора. Современные экспериментальные данные по пробою специально выращенных бездефектных пленок показывают, что пробивная напряженность в субмикронных зазорах может доходить до 100 МВ/см.
Зависимость от площади - чисто эмпирическая. Иногда считают, что напряжение пробоя зависит не от площади, а от объема диэлектрика, где сосредоточено электрическое поле. Электрическая прочность в наносекундном диапазоне может превышать 10 МВ/см.
При электрическом про?/p>