Voltaik yoyning xarakteristikalari haqida gapiradigan bo'lsak, shuni ta'kidlash kerakki, u yorug'lik zaryadiga qaraganda pastroq kuchlanishga ega va yoyni qo'llab-quvvatlovchi elektrodlardan elektronlarning termion nurlanishiga tayanadi. Ingliz tilida so'zlashadigan mamlakatlarda bu atama arxaik va eskirgan deb hisoblanadi.

Arkni bostirish usullari yoy davomiyligini yoki yoy hosil bo'lish ehtimolini kamaytirish uchun ishlatilishi mumkin.

1800-yillarning oxirida voltaik yoy ommaviy yoritish uchun keng qo'llanilgan. Ba'zi past bosimli elektr yoylari ko'plab ilovalarda qo'llaniladi. Masalan, yoritish uchun lyuminestsent lampalar, simob, natriy va metall halid lampalar ishlatiladi. Kino proyektorlari uchun ksenon boshq lampalar ishlatilgan.

Voltaik yoyning ochilishi

Bu hodisa birinchi marta ser Xamfri Deyvi tomonidan 1801 yilda Uilyam Nikolsonning Natural Philosophy, Chemistry and Arts jurnalida chop etilgan maqolasida tasvirlangan deb ishoniladi. Biroq, Davy tomonidan tasvirlangan hodisa elektr yoyi emas, balki faqat uchqun edi. Keyinchalik tadqiqotchilar shunday deb yozishdi: “Bu, shubhasiz, yoyning emas, balki uchqunning tavsifi. Birinchisining mohiyati shundan iboratki, u uzluksiz bo'lishi kerak va u paydo bo'lgandan keyin uning qutblari tegmasligi kerak. Ser Xamfri Deyvi tomonidan yaratilgan uchqun uzluksiz emasligi aniq va u uglerod atomlari bilan aloqa qilgandan keyin bir muncha vaqt zaryadlangan bo'lsa ham, kamonning voltaik deb tasniflanishi uchun zarur bo'lgan aloqasi yo'q edi.

O'sha yili Deyvi ikkita tegib turgan uglerod tayog'i orqali elektr tokini o'tkazib, keyin ularni bir-biridan qisqa masofaga tortib, Qirollik jamiyati oldida ta'sirini omma oldida namoyish etdi. Namoyish ko'mir nuqtalari orasidagi barqaror uchqundan deyarli farq qilmaydigan "zaif" yoyni ko'rsatdi. Ilmiy hamjamiyat unga 1000 ta plastinkadan iborat kuchliroq batareyani taqdim etdi va 1808 yilda u keng miqyosda voltaik yoyning paydo bo'lishini namoyish etdi. U shuningdek, ingliz tilidagi nomi (elektr yoyi) bilan ham tanilgan. U yoy deb atadi, chunki u elektrodlar orasidagi masofa yaqinlashganda yuqoriga qarab yoy shaklini oladi. Bu issiq gazning o'tkazuvchanlik xususiyatlariga bog'liq.

Voltaik yoy qanday paydo bo'lgan? Birinchi uzluksiz yoy 1802 yilda mustaqil ravishda qayd etilgan va 1803 yilda 4200 diskli mis-sink batareyasi bilan tajriba o'tkazgan rus olimi Vasiliy Petrov tomonidan "elektrik xususiyatlarga ega maxsus suyuqlik" sifatida tasvirlangan.

Qo'shimcha o'rganish

O'n to'qqizinchi asrning oxirida voltaik yoy ommaviy yoritish uchun keng qo'llanila boshlandi. Elektr yoylarining miltillash va xirillash tendentsiyasi asosiy muammo edi. 1895 yilda Gerta Marks Ayrton elektr toki bo'yicha bir qator maqolalar yozib, volta yoyi kislorodning yoyni yaratish uchun ishlatiladigan uglerod tayoqchalari bilan aloqa qilishining natijasi ekanligini tushuntirdi.

1899 yilda u elektr muhandislari institutiga (IEE) o'z qog'ozini taqdim etgan birinchi ayol edi. Uning ma'ruzasi "Elektr yoyi mexanizmi" deb nomlangan. Ko'p o'tmay, Ayrton elektrotexnika institutining birinchi ayol a'zosi etib saylandi. Keyingi ayol institutga 1958 yilda qabul qilingan. Ayrton Qirollik jamiyati oldida qog'oz o'qishni iltimos qildi, ammo jinsi tufayli unga ruxsat berilmadi va 1901 yilda uning o'rniga "Elektr yoyi mexanizmi" ni Jon Perri o'qidi.

Tavsif

Elektr yoyi eng yuqori oqim zichligiga ega bo'lgan turdir. Yoy orqali o'tadigan maksimal oqim faqat atrof-muhit bilan chegaralanadi, yoyning o'zi emas.

Ikki elektrod orasidagi yoy elektrodlar orqali oqim kuchayganda ionlanish va porlash deşarjlari bilan boshlanishi mumkin. Elektrod bo'shlig'ining parchalanish kuchlanishi bosimning, elektrodlar orasidagi masofaning va elektrodlarni o'rab turgan gaz turining qo'shma funktsiyasidir. Ark boshlanganda, uning terminal kuchlanishi porlash razryadidan ancha past bo'ladi va oqim yuqoriroq bo'ladi. Atmosfera bosimi yaqinidagi gazlardagi yoy ko'rinadigan yorug'lik, yuqori oqim zichligi va yuqori harorat bilan tavsiflanadi. Uning nurli razryaddan farqi shundaki, ikkala elektronning ham, musbat ionlarning ham samarali temperaturalari taxminan bir xil, porlash razryadda ionlar elektronlarga qaraganda ancha past issiqlik energiyasiga ega.

Payvandlashda

Kengaytirilgan yoyni dastlab aloqada bo'lgan va tajriba davomida ajratilgan ikkita elektrod bilan boshlash mumkin. Ushbu harakat yuqori kuchlanishli porlashsiz yoyni boshlashi mumkin. Bu payvandchining payvandlash elektrodini ob'ektga bir zumda tegizish orqali bo'g'inni payvandlashni boshlaydigan usul.

Yana bir misol - kalitlar, o'rni yoki o'chirgichlardagi elektr kontaktlarini ajratish. Yuqori energiya davrlarida kontaktning shikastlanishini oldini olish uchun yoyni bostirish talab qilinishi mumkin.

Voltaik yoy: xususiyatlari

Uzluksiz yoy bo'ylab elektr qarshiligi gazning ko'proq molekulalarini ionlashtiradigan issiqlik hosil qiladi (bu erda ionlanish darajasi harorat bilan belgilanadi) va bu ketma-ketlikka ko'ra, gaz asta-sekin harorat bilan termal muvozanatda bo'lgan termal plazmaga aylanadi. barcha atomlar, molekulalar, ionlar va elektronlar bo'ylab nisbatan bir xil taqsimlangan. Elektronlar tomonidan uzatiladigan energiya og'irroq zarralar bilan ularning yuqori harakatchanligi va ko'p sonlari tufayli elastik to'qnashuvlar bilan tez tarqaladi.

Yoydagi oqim katoddagi elektronlarning termion va maydon emissiyasi bilan ta'minlanadi. Oqim katoddagi juda kichik issiq nuqtada to'planishi mumkin - kvadrat santimetr uchun million amper. Yorqin oqimdan farqli o'laroq, kamon tuzilishi deyarli farq qilmaydi, chunki musbat ustun juda yorqin va deyarli ikkala uchida elektrodlarga cho'zilgan. Katod tushishi va bir necha voltlik anod tushishi har bir elektrodning bir millimetr qismida sodir bo'ladi. Ijobiy ustun pastroq kuchlanish gradientiga ega va juda qisqa yoylarda yo'q bo'lishi mumkin.

past chastotali yoy

Past chastotali (100 Gts dan kam) o'zgaruvchan tok yoyi doimiy tok yoyiga o'xshaydi. Har bir tsiklda yoy buzilish bilan boshlanadi va oqim yo'nalishini o'zgartirganda elektrodlar rollarni o'zgartiradi. Oqim chastotasi oshgani sayin, har bir yarim tsiklda divergentsiyada ionlanish uchun etarli vaqt yo'q va yoyni saqlab qolish uchun buzilish endi kerak emas - kuchlanish va oqim xarakteristikasi ohmikroq bo'ladi.

Boshqa jismoniy hodisalar orasida joy

Elektr yoylarining turli shakllari - oqim va elektr maydonining chiziqli bo'lmagan modellarining paydo bo'ladigan xususiyatlari. Ark ikkita Supero'tkazuvchilar elektrod (ko'pincha volfram yoki uglerod) orasidagi gaz bilan to'ldirilgan bo'shliqda paydo bo'ladi, natijada ko'pchilik materiallarni eritish yoki bug'lash qobiliyatiga ega bo'lgan juda yuqori haroratlar paydo bo'ladi. Elektr yoyi uzluksiz zaryadsizlanishdir, shunga o'xshash elektr uchqunli razryad esa bir zumda bo'ladi. Voltaik yoy shahar zanjirlarida ham, o'zgaruvchan tok zanjirlarida ham paydo bo'lishi mumkin. Ikkinchi holda, u joriy hodisaning har bir yarim davriga qayta-qayta urishi mumkin. Elektr yoyi nurli razryaddan farq qiladi, chunki oqim zichligi ancha yuqori va yoy ichidagi kuchlanish pasayishi past. Katodda oqim zichligi kvadrat santimetr uchun bir megaamperga yetishi mumkin.

Buzg'unchi potentsial

Elektr yoyi oqim va kuchlanish o'rtasida chiziqli bo'lmagan munosabatga ega. Yoy yaratilgandan so'ng (yoki yorug'lik zaryadidan oldinga siljish yoki elektrodlarga bir lahza tegib, keyin ularni ajratish yo'li bilan), oqimning ko'tarilishi yoy terminallari orasidagi past kuchlanishga olib keladi. Ushbu salbiy qarshilik effekti barqaror yoyni saqlab turish uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ba'zi bir ijobiy impedans shakllarini (masalan, elektr balast) joylashtirishni talab qiladi. Bu xususiyat apparatdagi boshqarilmaydigan elektr yoylarining shunchalik halokatli bo'lishiga sabab bo'ladi, chunki yoy paydo bo'lgandan so'ng u doimiy kuchlanish manbasidan qurilma vayron bo'lgunga qadar tobora ko'proq oqim oladi.

Amaliy foydalanish

Sanoat miqyosida elektr yoylari payvandlash, plazmali kesish, elektr tokini qayta ishlash, kino proyektorlarida va yoritishda boshq chiroq sifatida ishlatiladi. Elektr boshq pechlari po'lat va boshqa moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kaltsiy karbid shu tarzda olinadi, chunki endotermik reaktsiyaga erishish uchun katta miqdorda energiya talab qilinadi (2500 ° S haroratda).

Karbonli yoy chiroqlari birinchi elektr chiroqlar edi. Ular 19-asrda ko'cha chiroqlari uchun va Ikkinchi Jahon urushigacha qidiruv chiroqlari kabi maxsus qurilmalar uchun ishlatilgan. Bugungi kunda past bosimli elektr yoylari ko'plab sohalarda qo'llaniladi. Masalan, yoritish uchun lyuminestsent, simob, natriy va metall galoid lampalar, kinoproyektorlar uchun esa ksenon yoy lampalar ishlatiladi.

Kichik o'lchamdagi yoy chaqnashi kabi kuchli elektr yoyi hosil bo'lishi portlovchi detonatorlarning asosidir. Olimlar voltaik yoy nima ekanligini va undan qanday foydalanish mumkinligini bilib olgach, dunyo qurollarining xilma-xilligi samarali portlovchi moddalar bilan to'ldirildi.

Qolgan asosiy dastur - uzatish tarmoqlari uchun yuqori kuchlanishli o'tish moslamalari. Zamonaviy qurilmalarda yuqori bosimli oltingugurt geksaflorid ham ishlatiladi.

Xulosa

Voltaik yoyning yonish chastotasiga qaramay, u sanoatda, ishlab chiqarishda va bezak buyumlarini yaratishda hali ham keng qo'llaniladigan juda foydali jismoniy hodisa hisoblanadi. U o'ziga xos estetikaga ega va ko'pincha ilmiy-fantastik filmlarda namoyish etiladi. Voltaik yoyning mag'lubiyati halokatli emas.

Zamonaviy sanoatda payvandlash katta ahamiyatga ega, u barcha sohalarda juda keng qo'llaniladi. Payvandlash jarayonini amalga oshirish uchun payvandlash yoyi talab qilinadi.

Payvandlash yoyi nima, uning ta'rifi

Payvandlash yoyi gazlar aralashmasida energiya bilan ta'minlangan elektrodlar orasida mavjud bo'lgan quvvat va davomiylik nuqtai nazaridan juda katta elektr zaryadsizlanishi hisoblanadi. Uning xususiyatlari yuqori harorat va oqim zichligi bilan ajralib turadi, buning natijasida u erish nuqtasi 3000 darajadan yuqori bo'lgan metallarni eritishga qodir. Umuman olganda, elektr yoyi elektr energiyasini issiqlik energiyasiga aylantiradigan gaz o'tkazgichi deb aytishimiz mumkin. Elektr zaryadi - gazsimon muhit orqali elektr tokining o'tishi.

Elektr zaryadsizlanishining bir necha turlari mavjud:

• Yonayotgan oqindi. Past bosimda paydo bo'ladi, lyuminestsent lampalar va plazma ekranlarida ishlatiladi;
• Uchqun chiqishi. Bosim atmosferaga teng bo'lganda paydo bo'ladi, u uzluksiz shaklga ega. Uchqun chiqishi chaqmoqqa to'g'ri keladi va ichki yonish dvigatellarini yoqish uchun ham ishlatiladi;
• Ark zaryadsizlanishi. Payvandlash va yoritish uchun ishlatiladi. Uzluksiz shaklda farqlanadi, atmosfera bosimida paydo bo'ladi;
• Toj. Elektrodning tanasi qo'pol va bir hil bo'lmaganda paydo bo'ladi, ikkinchi elektrod yo'q bo'lishi mumkin, ya'ni jet paydo bo'ladi. Gazlarni changdan tozalash uchun ishlatiladi;

Tabiat va tuzilish

Payvandlash yoyining tabiati birinchi qarashda ko'rinadigan darajada murakkab emas. Elektr toki katoddan o'tib, keyin ionlangan gazga kiradi, yorqin porlash va juda yuqori harorat bilan zaryadsizlanish paydo bo'ladi, shuning uchun elektr yoyining harorati 7000 - 10000 darajaga yetishi mumkin. Shundan so'ng, oqim qayta ishlangan payvandlangan materialga o'tadi. Harorat juda yuqori bo'lganligi sababli, kamon inson tanasi uchun zararli ultrabinafsha va infraqizil nurlanishni chiqaradi, u ko'zlarga zarar etkazishi yoki teriga engil kuyishga olib kelishi mumkin, shuning uchun payvandlash jarayonida to'g'ri himoya qilish kerak.

Payvandlash yoyining tuzilishi uchta asosiy sohadan iborat: anod, katod va boshq ustuni. Arklanish paytida katod va anodda faol dog'lar hosil bo'ladi - harorat eng yuqori qiymatlarga yetadigan joylar, aynan shu sohalar orqali barcha elektr toki o'tadi, anod va katod joylari kattaroq kuchlanish pasayishini ifodalaydi. Va ustunning o'zi bu joylar orasida joylashgan, ustundagi kuchlanish pasayishi juda kichik. Shunday qilib, payvandlash yoyi uzunligi yuqorida ko'rsatilgan maydonlarning yig'indisi bo'lib, odatda uzunligi bir necha millimetr bo'lib, anod va katod joylari mos ravishda 10-4 va 10-5 sm bo'lsa, eng qulay uzunlik taxminan 4-6 ni tashkil qiladi. mm, bunday uzunlik bilan doimiy va qulay harorat.

Turlari

Payvandlash yoyi turlari payvandlash oqimini etkazib berish sxemasi va ular paydo bo'ladigan muhitda farqlanadi, eng keng tarqalgan variantlar:

• To'g'ridan-to'g'ri harakat. Ushbu usul bilan payvandlash payvandlanadigan metall konstruktsiyaga parallel ravishda joylashgan va yoy elektrod va metallga nisbatan to'qson graduslik burchak ostida sodir bo'ladi;
• Bilvosita ta'sirning payvandlash yoyi. Payvandlanadigan qismning yuzasiga 40-60 daraja burchak ostida joylashgan ikkita elektrod ishlatilganda paydo bo'ladi, elektrodlar o'rtasida yoy paydo bo'ladi va metallni payvandlaydi;

Ular paydo bo'ladigan atmosferaga qarab tasnif ham mavjud:

• ochiq turi. Ushbu turdagi yoy havoda yonadi va uning atrofida payvandlanadigan materialning bug'lari, elektrodlar va ularning qoplamalari bo'lgan gaz fazasi hosil bo'ladi;
• yopiq turi. Bunday yoyning yonishi oqim qatlami ostida sodir bo'ladi, yoy atrofida hosil bo'lgan gaz fazasi metall, elektrod va oqim bug'larini o'z ichiga oladi;
• Gaz ta'minoti bilan yoy. Siqilgan gazlar yonayotgan yoyga - geliy, argon, karbonat angidrid, vodorod va boshqa turli xil gaz aralashmalari bilan ta'minlanadi, ular payvandlangan metall oksidlanmasligi uchun beriladi, ularning ta'minoti kamaytiruvchi yoki neytral muhitga yordam beradi. Ark atrofidagi gaz fazasi o'z ichiga oladi - berilgan gaz, metall va elektrod bug'lari;

Ular, shuningdek, ta'sir qilish muddati bilan ajralib turadi - statsionar (uzoq muddatli foydalanish uchun) va impulsli (bir martalik foydalanish uchun), ishlatiladigan elektrodning materialiga ko'ra - uglerod, volfram - iste'mol qilinmaydigan elektrodlar va metall - sarflanadigan. Eng keng tarqalgan iste'mol qilinadigan elektrod po'latdir. Bugungi kunga kelib, iste'mol qilinmaydigan elektrod bilan eng ko'p ishlatiladigan payvandlash. Shunday qilib, payvandlash yoylarining turlari xilma-xildir.

Yonish shartlari

Standart sharoitlarda, ya'ni 25 daraja haroratda va 1 atmosfera bosimida gazlar elektr tokini o'tkaza olmaydi. Yoy hosil bo'lishi uchun elektrodlar orasidagi gazlar ionlangan bo'lishi kerak, ya'ni ular turli zaryadlangan zarralar - elektronlar yoki ionlar (kationlar yoki anionlar) ni o'z ichiga oladi. Ionlangan gazning hosil bo'lish jarayoni ionlanish deb ataladi va elektron va ion hosil qilish uchun atom zarrasidan elektronni ajratish uchun sarflanishi kerak bo'lgan ish ionlanish ishi deb ataladi, bu elektron volt va elektron bilan o'lchanadi. ionlanish potensiali deyiladi. Elektronni atomdan ajratish uchun qanday energiya sarflash kerakligi gaz fazasining tabiatiga bog'liq bo'lib, qiymatlar 3,5 dan 25 eV gacha bo'lishi mumkin. Eng kichik ionlanish potentsialida gidroksidi va gidroksidi tuproq guruhlari metallari - kaliy, kaltsiy va shunga mos ravishda ularning kimyoviy birikmalari mavjud. Elektrodlar bunday birikmalar bilan qoplangan, shuning uchun ular payvandlash yoyining barqaror mavjudligi va yonishiga hissa qo'shadi.

Shuningdek, yoyning paydo bo'lishi va yonishi uchun katodda doimiy harorat talab qilinadi, bu katodning tabiatiga, uning diametriga, o'lchamiga va atrof-muhit haroratiga bog'liq. Shuning uchun elektr yoyining harorati doimiy bo'lishi kerak va o'zgarmas bo'lishi kerak, chunki oqim kuchining katta qiymatlari tufayli harorat 7 ming darajaga yetishi mumkin, shuning uchun mutlaqo barcha materiallar payvandlash orqali biriktirilishi mumkin. Doimiy harorat yaxshi quvvat manbai bilan ta'minlanadi, shuning uchun payvandlash mashinasini loyihalashda uning tanlovi juda muhim, u kamonning xususiyatlariga ta'sir qiladi.

paydo bo'lishi

Bu tez aylanish jarayonida, ya'ni elektrod payvandlanayotgan materialning yuzasi bilan aloqa qilganda, ulkan harorat tufayli materialning yuzasi eriydi va elektrod va elektrod o'rtasida eritilgan materialning kichik chizig'i hosil bo'ladi. sirt. Elektrod va payvandlanadigan material bir-biridan ajralgan vaqtga kelib, materialdan bo'yin hosil bo'ladi, u yuqori oqim zichligi qiymatlari tufayli bir zumda buziladi va bug'lanadi. Gaz ionlanadi va elektr yoyi paydo bo'ladi. Uni teginish yoki urish orqali qo'zg'atish mumkin.

Xususiyatlari

Boshqa elektr zaryadlari bilan solishtirganda quyidagi xususiyatlarga ega:

• Kvadrat santimetr uchun bir necha ming amperga yetadigan yuqori oqim zichligi, buning natijasida juda yuqori haroratga erishiladi;
• Elektrodlar orasidagi bo'shliqda elektr maydonining notekis taqsimlanishi. Elektrodlar yaqinida kuchlanishning pasayishi juda katta, ustunda bo'lganda - aksincha;
• Yuqori oqim zichligi tufayli ustundagi eng yuqori qiymatlarga yetadigan katta harorat. Ustun uzunligining oshishi bilan harorat pasayadi va torayishi bilan, aksincha, oshadi;
• Payvandlash yoylari yordamida turli xil oqim kuchlanish xususiyatlarini olish mumkin - kuchlanish pasayishining doimiy uzunlikdagi oqim zichligiga bog'liqligi, ya'ni barqaror yonish. Hozirgi vaqtda uchta oqim kuchlanish xususiyati mavjud.

Birinchisi, kuchning oshishi va shunga mos ravishda oqim zichligi bilan kuchlanish pasayganda, tushadi. Ikkinchisi qiyin, oqimning o'zgarishi kuchlanish qiymatiga hech qanday ta'sir qilmasa va uchinchisi kuchayib borayotganida, kuchlanish ham oqim kuchayishi bilan kuchayadi.

Shunday qilib, payvandlash yoyi metall konstruktsiyalarni mahkamlashning eng yaxshi va ishonchli usuli deb atash mumkin. Payvandlash jarayoni bugungi sanoatga katta ta'sir ko'rsatadi, chunki faqat payvandlash yoyining yuqori harorati ko'pchilik metallarni ushlab turishga qodir. Yuqori sifatli va ishonchli tikuvlarni olish uchun kamonning barcha xususiyatlarini to'g'ri va to'g'ri hisobga olish, barcha qiymatlarni kuzatish kerak, buning natijasida protsedura tez va samarali bo'ladi. Bundan tashqari, yoyning xususiyatlarini hisobga olish kerak: oqim zichligi, harorat va kuchlanish.

Elektr yoyi gazlardagi elektr razryadlarining turlaridan biridir. Gazlardagi elektrodlar orasidagi zaryadlangan zarralarning har qanday yo'naltirilgan harakati razryad deyiladi. Gazlardagi boshqa razryadlar orasida yoyning o'rni:

Ark zaryadsizlanishi boshqalardan farq qiladi:

1 - yuqori harorat 4000 - 50 OOO K

2 - yuqori oqim kuchi 50-10 000 A

3 - kuchsiz elektr maydoni 10 - 60 V.

Yoyning zaryadlangan zarrachalarining yoyning magnit maydoni bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadigan xarakterli shakli tufayli u yoy deb ataladi. Oqim kuchayishi bilan magnit maydon yoy zaryadini buzishi mumkin

Yoy jarayonidagi oqim elektrodlar (arqon qutblari) o'rtasida yoy bo'shlig'ining gazi orqali oqadi.

Ijobiy elektrod anoddir.

Salbiy elektrod - katod

Arkni erkin (erkin kengayish) va siqilgan holda ajrating. Erkin (erkin kengayib boruvchi) - oadiusi uning biron bir kesimida cheklanmagan yoy;

siqilgan yoy - radiusi kamida bitta bo'limda cheklangan yoy.

Arkdagi kuchlanish pasayishining taqsimlanishi. Elektrodlararo bo'shliqda elektr maydonining notekis taqsimlanishi kuzatiladi (elektrodga yaqin hududlarda potentsial sakrashlar) va shunga mos ravishda kamon uzunligi bo'ylab kuchlanishning pasayishi notekis bo'ladi.

Katodning yuqori haroratida elektr maydoni ta'sirida metallarda bo'lgan erkin elektronlar uni tark etadi.Katod mintaqasining potentsiali yoy ustunining atomlarini tezlashtiradi va ionlashtiradi. , elektr maydoni ta'sirida uning ustiga tushadi. anod mintaqasining.Ionlar qarama-qarshi yo'nalishda harakatlanib, katodni bombardimon qiladi

Gaz o'tkazgichning qarshiligi chiziqli emas va shuning uchun yoy Ohm qonuniga bo'ysunmaydi

Yoyning statik oqim-kuchlanish xarakteristikasi. Oqim zichligiga qarab, oqim kuchlanishining xarakteristikasi tushishi, tekis va ortib borishi mumkin

Past oqimlarda, oqim kuchayishi bilan, zaryadlangan zarralar soni, asosan, isitish va katod yuzasidan elektronlar emissiyasining ko'payishi va shunga mos ravishda yoy ustunida hajm ionlanishining oshishi hisobiga intensiv ravishda oshadi.

Bunday holda, boshq ustunining qarshiligi pasayadi va tushirishni qo'llab-quvvatlash uchun zarur bo'lgan kuchlanish tushadi. Arkning xarakteristikasi pasayishdir.

Oqimning yanada oshishi va elektrodlarning cheklangan kesimi bilan kamon ustuni biroz siqiladi va zaryadlarni uzatishda ishtirok etadigan gaz hajmi kamayadi. Bu zaryadlangan zarrachalar sonining past o'sish sur'atlariga olib keladi.

Ark kuchlanishi oqimga ozgina bog'liq bo'ladi. Xususiyatlari tekis.

Dastlabki ikki sohada yoyning elektr qarshiligi salbiy (salbiy). Bu joylar nisbatan past oqim zichligi bo'lgan yoylar uchun xosdir. Oqimning yanada oshishi katodning termion qobiliyatining tükenmesine olib keladi. Zaryadlangan zarrachalar soni ko'paymaydi va yoy qarshiligi ijobiy va deyarli doimiy bo'ladi. Xususiyatlari bo'yicha metall o'tkazgichlarga yaqin bo'lgan yuqori ionlashtirilgan siqilgan plazma paydo bo'ladi. Bunday yoy Ohm qonuniga bo'ysunadi.

Yoyning turli sohalarining energiya sig'imi

Berilgan raqamlar uchun yoy mintaqalarida kuchlanishning pasayishi (temir bug'idagi yoy) va qo'lda payvandlash uchun xarakterli oqim qiymatlari:

Katod mintaqasida 14Vx100A \u003d 1,4 kVt * 10 "5 sm uzunlikda

Ark ustunida 25 V / sm x 0,6 sm x 100 A = ^0,6 sm uzunlikdagi 1,5 kVt.

Anod hududida 2,5 V x 100 A \u003d 250 Vt, uzunligi 10 "4 sm.

Energiyaning asosiy iste'molchilari katod mintaqasi va yoy ustuni bo'lib, ularda fizik hodisani tavsiflovchi asosiy jarayonlar sodir bo'lishi aniq, buning natijasida yoy zaryadsizlanishi hisoblanadi.

Doimiy elektrod diametrlari va ular orasidagi masofalar bilan, yoyning elektr parametrlari elektrodlarning materialiga (emissiya, ustundagi metall bug'lari), yoydagi gaz tarkibiga, elektrod haroratiga, yoydagi gaz tarkibiga bog'liq bo'ladi. yoy ustuni).

Ya'ni, kamonning elektr parametrlari fizik va geometrik omillarga bog'liq. Elektrodlarning o'lchamini va ular orasidagi masofani o'zgartirish kamonning elektr xususiyatlariga ta'sir qiladi

Payvandlash yoylari bo'linadi (tasniflanadi):

Elektrod materiallariga ko'ra (Fe, Vt, Cu va boshqalar)

Gazlar tarkibiga ko'ra (havoda, metall bug'larida, himoya gazlar oqimida;

Sarflanadigan yoki sarflanmaydigan elektrod va boshqalar.

Katod mintaqasidagi fizik jarayonlar

Elektronlar katod yuzasidan chiqib, anod tomon harakatlanadi. Yoy gazlarining atomlari bilan birinchi to'qnashuvdan oldin ular bosib o'tgan yo'l katod mintaqasini cheklaydi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, bu havo va temir bug'idagi normal bosim va yoy uchun * Yu "b sm.

Katod mintaqasiga yoyning ushbu mintaqasi (1C) "5 sm) va katodning eng yuzasiga murojaat qilish odatiy holdir.

1) Katod hududidagi umumiy elektr toki elektron va ion oqimidan iborat

Oqim zichligi (A/sm2):

I = eo-rvWe'i© = e0n©W&

e0 - elektron zaryad;

n© - elektronlar soni;

W© - elektronlarning harakat tezligi (drift).

Agar biz ion va elektron oqimlarning oqimlarining tengligini qabul qilsak (I o'zida, > 1c), u holda

Katod hududidan o'tgan ionlar va elektronlar kinetik energiyani to'playdi:

R _ P1fuf - _ tsLCe.

bu yerda m, m © mos keladigan massalar.

Ular elektr maydoni tomonidan tezlashtirilganligi sababli, ular oladigan energiya Êo-IIL bo'ladi (zaryadlar va potentsial farqlar mahsuloti):

Eph = Her=Eo. ik

u holda zaryadlangan zarrachalarning tezligi:

w* =; biz = yo'q., keyin

ne _ W9 _ y gpe _ I gp (

Elektron massasi mQ, \u003d 9.106-10 "28 g

Proton massasi mn \u003d 1,66-10 "24 g

1.66-10"24-55.84_z19

Temir ioni uchun AFe = 55,84; Ushbu holatda:

katod haqida, uning energiyasini bering, uni qizdiring, elektronni ushlang, neytral atomlarga aylanadi. Katoddan elektronlar eo U* energiyaga tezlashadi va yoy ustunining atomlariga uriladi va ularni ionlashtiradi.

katod emissiyasi

Katod yuzasidan elektron chiqarishning bunday turlari mavjud:

termion;

Avtoelektron (elektrostatik);

Fotoelektronik (tashqi fotoelektr effekti);

Ikkilamchi (sirtni atomlar, ionlar, og'ir zarralar, elektronlar va boshqalar bilan bombardimon qilish);

Ark usullari bilan payvandlashda eng keng tarqalgan termal va avtoelektron emissiya.

Emissiya intensivligi j [A/sm2] oqim zichligi (102 ... 105 A / mm2 payvandlash uchun) bilan baholanadi.

Termion emissiyasi.

Qattiq jismda bo'lgan erkin elektronlar uning elektr maydonini - sirt potentsial to'sig'ini tark etishiga to'sqinlik qiladi.

Elektron tananing sirtini tark etishi va u bilan tana o'rtasidagi o'zaro ta'sir imkonsiz masofaga o'tishi uchun unga berilishi kerak bo'lgan eng kichik energiya qiymati ish funktsiyasi deb ataladi.

Har doim bu energiyani tasodifan olib, tanani tark etadigan elektronlar bo'ladi. Ammo elektr maydoni ta'sirida ular darhol qaytib kelishadi.

Tana harorati ko'tarilgach, tanani tark etish uchun etarli energiyaga ega bo'lgan elektronlar soni ortadi.

Elektrostatik hisob-kitoblarda ish funktsiyasi A* = e0 f, bu erda<р - потенциал выхода. Е0 = 1, А, = ф в эктрон-вольтах.

Termion emissiyasining joriy zichligi Richardson-Deshtman tenglamasi bilan aniqlanadi:

jT=AT2e“kf; jT = AT2e"^

A - doimiy, katod materialiga bog'liq

T - harorat

k: - Boltsman doimiysi k \u003d 8,62 10‘5 eV / K \u003d 1,38-10 "23 JJ

Termiyonik emissiya oqimi, masalan, po'latni payvandlashda katod uchun zarur bo'lgan kattalikdan bir necha daraja (100 .... 10 000 marta) kamroq bo'ladi.

Lekin 8 katod mintaqasida 1-106 V/sm va undan ortiq maydon kuchini hosil qiluvchi hajmli musbat ion zaryadi mavjud. Bunday quvvatli elektr maydoni katoddan elektronlar chiqarish shartlarini o'zgartiradi.

Elektronlarning ish funktsiyasi yaqin elektrod (katod) hududida maydon kuchining kattaligiga mos ravishda kamayadi. Bu hodisa Shottki effekti deb ataladi. Katodning sirtga yaqin hududining elektr maydoni e mavjud bo'lganda ish funktsiyasi quyidagilarga kamayadi: DAV \u003d "2E, / 2 DAV \u003d 3.8-10" * E

E - elektr maydon kuchi.Iste'mol qilinadigan elektrodli payvandlash uchun xarakterli bo'lgan anomal yuqori oqim zichligi uchun katod emissiyasi hodisalarini tushuntirishda alohida rolni Langmuir (1923) elektrostatik gipotezasi (maydon emissiyasi) o'ynaydi. Elektronlar oqimi to'lqin xususiyatlariga ega Elektron - to'lqin emissiya uchun zarur bo'lgan potentsial darajaga ko'tarilmasdan, lekin uni chetlab o'tib, katoddan anodga o'tishi mumkin. Bu tunnel o'tish deb ataladi.U energiya sarflamasdan sodir bo'ladi.

Bunday holda, potentsial to'siqning qiymati oqimdagi elektronning to'lqin uzunligidan kamroq bo'lishi kerak. Elektron oqimi to'lqin uzunligi:

Ft - Plank doimiysi ft \u003d 4.13-10 "15 e-in bilan m - elektron massasi V - elektron oqim tezligi.

y va b - katod materialiga bog'liq bo'lgan doimiylar.

Fotoemissiya (tashqi fotoelektr effekti, Eynshteyn effekti). Yorug'lik kvantlari katod tomonidan so'rilganda, ish funktsiyasidan ancha katta energiyaga ega bo'lgan elektronlar paydo bo'lishi mumkin. Fotoemissiyaning paydo bo'lishi sharti (Eynshteyn qonuni)

Fi v £ f + Uz mv2

fi - Plank doimiysi F> = 6,626176 (36) - 10 m J-sek; v - yorug'lik to'lqinining chastotasi;

m - elektr massasi. ustida

v - emissiyadan keyingi elektronning tezligi.

c - vakuumdagi yorug'lik tezligi 299792458,0 (1,2) m/s ga teng;

vo, *o - fotoemissiyaga olib kelishi mumkin bo'lgan yorug'likning chegaralangan chastotasi va to'lqin uzunligi.

Gazlar aralashmasi har bir alohida gazdan farqli ravishda ionlanadi, chunki ionlanish natijasida hosil bo'lgan elektron gaz gaz aralashmasining barcha tarkibiy qismlari uchun umumiy bo'ladi. Aralashmaning ionlanish darajasi:

■L-ts p-d R’

n - zarrachalar soni;

S - zarrachalarning o'zaro ta'sir diametri (Ramsauer diametri);

P - tashqi bosim.

Ildiz o'rtacha kvadrat tezligi issiqlik harakatining o'rtacha energiyasidan aniqlanadi.

k - Boltsman doimiysi.

Ionning erkin yo'li X* neytral atomning erkin yo'lidir. Elektronning erkin yo'li L * o * 4ILp (Ramsauer effekti).

Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, temir ioni va elektronning massalari bilan: pyr** = 56-1,66-1 O"2* g,

ularning harakatchanligi nisbati quyidagicha bo'ladi:

Ko'rinib turibdiki, ion oqimi elektron oqimidan 1830 marta kam. Yuqoridagi bog'liqliklardan bosimni hisobga olgan holda elektronning harakatchanligi quyidagicha bo'ladi:

b. =J-Ts-Ts - ■Jt ps

B \u003d 3.62-10'13 - o'lchamsiz qiymat;

5 - zarrachalarning o'zaro ta'siri diametri (Ramsauer).

Yoy ustunidagi elektronning siljish tezligi:

Hisob-kitoblarda yoy ustuni silindrsimon shaklga ega, kesma bo'ylab doimiy oqim zichligi bilan bir hil deb hisoblanadi - K. K. Xrenovning kanal modeli.

Yoy ustunining uzunligi amalda yoy uzunligiga teng (0,1 - 15 mm ichida). Yoy ustunidagi kuchlanishning pasayishi ustun uzunligiga mutanosibdir:

Anodning elektr maydoni musbat ionlarni yoy ustuniga tashlaydi, buning o'rniga elektronlarni jalb qiladi. Volumetrik manfiy zaryad hosil bo'ladi. Yuzaki anoddan ijobiy ionlar chiqarilmaydi (ba'zi turdagi uglerod yoyidan tashqari). Shu munosabat bilan, anod mintaqasining oqimi sof elektron oqimdir ha \u003d / "<>.

Anod hududining uzunligi atom bilan oxirgi to'qnashuvdan elektronlarning o'rtacha erkin yo'liga taxminan teng. Anod hududining volumetrik manfiy zaryadi anod kuchlanishining pasayishiga olib keladi, bu anod materialiga, kamon gazlariga, yoy orqali oqimga bog'liq bo'lmagan va 2 ... 3 V ga teng. Elektron, anodga etib, unga kinetik energiya beradi. , shuningdek, elektronni katoddan ajratish uchun sarflangan ish funktsiyasi.

Erkin kengayadigan yoyning oqim kuchlanish xarakteristikasi (erkin)

Ark zaryadsizlanishi barqaror tizimdir. Doimiy energiya ta'minoti bilan u o'zini turli xil rejimlarda saqlaydi. Har qanday nomutanosiblik yoyning parametrlarida shunday o'zgarishga olib keladiki, yoy jarayoni qoladi (to'xtatilmaydi). Chegaralar. qaysi yoy jarayonlari mumkin va nomutanosibliklarga javoban yoy parametrlarining o'zgarishi tabiati, joriy kuchlanish xususiyatlarini aniqlang.

Statik -1 - OT; dinamik -1 - 0.

Biz boshq ustunining statik xususiyatlarini ko'rib chiqamiz.

Taxminlar (K.K. Xrenovning kanal modeli):

Biz barqaror yoy jarayonini ko'rib chiqamiz. Energiya yoyga cheksiz miqdorda va o'zboshimchalik bilan uzoq vaqt davomida beriladi. Yoyning diametriga hech qanday tashqi omillar ta'sir qilmaydi.

Yoyning barcha zonalarida termodinamik muvozanat qat'iy saqlanadi. Bunday holda, yoy plazmasi Saha qonuniga bo'ysunadi.

Yoy ustuni silindr bo'lib, uning yuzasi Td haroratli yoy plazmasini T = 0 muhitdan keskin ajratib turadi.

Ark ustunining barcha issiqlik yo'qotishlari kamonning tashqi silindrsimon qobig'ining radiatsiyaviy yo'qotishlari bo'lib, Stefan-Boltzman qonuniga bo'ysunadi.

Steynbekning minimal printsipi.

Erkin kengayib boruvchi yoyda fizik jarayonlar shunday o'rnatiladiki, t-> min.

Barqaror yoy jarayoni bilan, kamon ustunining issiqlik yo'qotishlari ushbu shartlar uchun mumkin bo'lgan minimaldir. Gaz fazasining ma'lum bir holati va doimiy IH va P uchun elektr maydoni faqat I ^ ga bog'liq bo'ladi.

1. T6 dan ustun haroratining oshishi bilan bir vaqtning o'zida ionlanish darajasi, elektronning harakatchanligi, oqim zichligi, elektr maydonining kuchayishi va radiatsiya yo'qotishlari ham ortadi.

2. TB dan ustun haroratining pasayishi bilan ionlanish darajasi va oqim zichligi pasayadi, lekin maydon kuchi ortadi. Energiya xarajatlari ortib bormoqda.

Yoyning diametri bo'yicha hech qanday cheklovlar bo'lmasa, kamon keng doirada o'z-o'zini tartibga soluvchi tizimdir. Minimal mumkin bo'lgan maydon kuchi avtomatik ravishda yoyda saqlanadi. Ya'ni, kamondagi muhit va Id jismoniy parametrlarining doimiy qiymatlarida T ^ va birinchi qiymatlari ustundagi maydon kuchi minimal bo'lgan qiymatlar o'rnatiladi.

Ark mintaqalarida energiya balansi

Yoy ustunidagi energiya balansi f elektron oqimining ulushi, |a - payvandlash oqimi.

Manba energiyasi (yoy ustuni plazmasining o'tuvchi oqimga qarshiligida chiqarilgan Joule-Lenz issiqligi):

ist - kamon ustunidagi kuchlanishning pasayishi.

Neytral atomlarning ionlanishi:

C - yoy bo'shlig'i gazlarining ionlanish potentsiali.

Radiatsion issiqlik yo'qotilishi - RCT

Konvektsiya tufayli issiqlik yo'qotishlari - R^*,

Zaryadlangan zarrachalarning atrof-muhitga tarqalishi natijasida issiqlik yo'qotishlari - RAWt>

Endotermik kimyoviy reaksiyalar uchun issiqlik yo'qotilishi - RXMt

Balans tenglamasi:

(1 - f)l*U* + (1- f)l*Ui+ 4d - Rem = f-lu

Q* + R* yoki soddalashtirilgan shaklda:

Q* = lc*(Buyuk Britaniya -<р)

shuning uchun chiqish:

katod yuzasidan elektronlarning chiqishi qanchalik yaxshi bo'lsa (ish funktsiyasi shunchalik past bo'ladi).<р) - тем больше теплоты выделяется на катоде. Опытные данные показывают:

bundan tashqari: 2 - iste'mol qilinmaydigan katodlar uchun odatiy;

10 - sarflanadigan katodlar uchun odatiy.

3. Anoddagi energiya balansi.

Balans tenglamasi:

R + A ■ Rem - Qt + R*

yoki soddalashtirilgan shaklda:

Q" = l~(U, +<р)

Tajribali ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki:

Siqilgan yoy.

Yoy ustunining het radiusi, birinchi navbatda, yoydagi oqimning funktsiyasidir:

pí / 2.2 3 gst \u003d C2 -yy - d

b3,!9k2 a0 Uj

Oqim kuchayishi bilan yoyning radiusi ortadi.

drCT „ P12 2,-13 . R12 qildim

ID Std3i (912 3 OR 2a‘3i! 9.2", C

Dgst - yoy radiusining o'sish tezligi.

Yoy ustunining radiusidagi o'zgarish tezligi (Dgst - tezligi) oqimning mutlaq qiymatiga bog'liq. Past oqimlarda radius oqim o'zgarishlariga sezgir, yuqori oqimlarda u juda sezgir emas. Chegara I" - * ", Dhet = 0 bo'lganda.

Dgst = const bo'lganda, yoy oqimi "i" oqim zichligi bilan aniqlanadi.

I = LGap "Urn-

Bunday xususiyatlarga ega bo'lgan yoy siqilgan deb ataladi. Agar kamida bitta bo'limda radius doimiy ^ A ^ ra qiymati bo'lsa, siqilgan deb ataladi.

Erkin yoydan qisqargan yoyga o'tish chegarasi ionlanish potentsiali U, ga bog'liq. U ning kichik qiymati bilan siqilgan yoyga o'tish uchun katta oqim kerak bo'ladi. Radius elektrodlardan birining maydoni yoki ustunning yon yuzasidan issiqlik o'tkazuvchanligini oshirish orqali cheklanishi mumkin. Yoyni sovuq gaz oqimi bilan puflab, uni past oqim qiymatlarida siqilganga aylantirish mumkin.

Haqiqiy sharoitda Dhetning o'sishiga quyidagilar ta'sir qilishi mumkin:

1. Yoy yonadigan elektrodlarning radiusi.

2. Yoy yonayotgan gazning ionlanish potensiali.

3. Yoy ustunining yon yuzasidan issiqlik uzatish.

Siqilgan yoyni olish usullari

Shunga asoslanib, siqilgan yoyni olishning quyidagi usullari mavjud:

Elektrodlarning kamida bittasining diametrini cheklash;

Yuqori ionlanish potentsiali va issiqlik o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan gaz bilan yoyni puflash (Ag. He);

Tashqi uzunlamasına magnit maydon (muhandislikda ishlatilmaydi).

Yuqorida aytilganlarga asoslanib, yoyning oqim kuchlanishining umumiy tavsifi quyidagicha amalga oshirilishi mumkin:

1) Erkin yoy (erkin kengayish). Yoy ustunining radiusi gst bilan ortadi

joriy ^ Id ning o'sishi. Yoyning harorati doimiy bo'lib qoladi T = const, ionlanish darajasi x juda kichik. Yoy ustuni ham, katod mintaqasi ham tushish xususiyatiga ega.

2) Siqilgan kuchsiz ionlangan yoy. Yoy ustunining radiusi r - m ortishi bilan ortib ketmaydi ionlanish darajasi x va yoy ustunining harorati Ta sezilarli darajada oshib keta boshlaydi. Ark ustuni hali ham tushish xususiyatiga ega. Katod mintaqasi - ortib bormoqda

3) Cu ^ m ^ in ^ yuok £ ionlashgan yoy. Yoy ustuni va katod hududining x-*1 VAC ionlanish darajasi ortib bormoqda. Yoydagi jarayonlar qutbga, elektrod materiallariga va yoy ustunining gazlarining xususiyatlariga bog'liq bo'lishni to'xtatadi. Yoy metallar darajasida oddiy o'tkazgichga aylanadi (10000 K da, qarshilik p \u003d 1,5-1 O "4 Ohm sm), yuqori konsentratsiyali, juda barqaror payvandlash issiqligi manbaiga aylanadi.

Elektr yoyi va uning xossalari

Elektr boshq payvandlash mashinasozlikda eng katta taqsimotni oldi. Keling, elektr boshq manbalarining xususiyatlarini batafsil ko'rib chiqaylik.

Elektr yoyi - gazsimon muhitda sodir bo'ladigan ikki elektrod o'rtasida elektr tokining uzluksiz chiqishi. Metalllarni payvandlash uchun ishlatiladigan elektr yoyi payvandlash yoyi deb ataladi. Bunday kamon ko'p hollarda elektrod va ishlov beriladigan qism o'rtasida yonadi, ya'ni. to'g'ridan-to'g'ri yoydir.

Metall elektrod (katod) va payvandlanadigan metall (anod) o'rtasida yonayotgan to'g'ridan-to'g'ri to'g'ridan-to'g'ri oqim yoyi bir nechta aniq ajratiladigan joylarga ega (2.3-rasm). Elektrodlarni bog'laydigan elektr o'tkazuvchan gaz kanali kesilgan konus yoki silindr shakliga ega. Elektrodlardan turli masofalarda uning xususiyatlari bir xil emas. Elektrodlarga ulashgan gazning yupqa qatlamlari nisbatan past haroratga ega. Qo'shni bo'lgan elektrodning polaritesiga qarab, bu qatlamlar katodik deb ataladi. 2 va anod 4 yoy joylari.

Katod mintaqasining uzunligi lk neytral atomlarning o'rtacha erkin yo'li bilan aniqlanadi va bo'ladi

̃ taxminan 10 -5 sm.Anod mintaqasining uzunligi l a elektronning erkin yo'li bilan aniqlanadi va taxminan 10 -3 sm ni tashkil qiladi.Yaqin elektrodlar o'rtasida razryadning eng cho'zilgan, yuqori haroratli hududi - yoy ustuni joylashgan. l c 3.

Katod va anod yuzasida dog'lar hosil bo'ladi, ular mos ravishda katod deb ataladi. 1 va anod 5 nuqta, bu boshq ustunining asoslari bo'lib, u orqali butun payvandlash oqimi o'tadi. Elektrod dog'lari nisbatan past haroratda (2600 ... 3200 K) porlashning yorqinligi bilan ajralib turadi. Yoy ustunidagi harorat 6000...8000 K ga etadi.

Umumiy yoy uzunligi l d uning uchta mintaqasining uzunliklari yig'indisiga teng (l d ​​\u003d l a + l k) va haqiqiy sharoitlar uchun 2 ... 6 mm.

Payvandlash yoyining umumiy kuchlanishi, mos ravishda, yoyning alohida joylarida kuchlanishning pasayishi yig'indisidir. va 20 dan 40 V gacha bo'lgan oraliqda. Payvandlash yoyidagi kuchlanishning uning uzunligiga bog'liqligi tenglama bilan tavsiflanadi. , qayerda a - katod va anod hududlarida kuchlanishning pasayishi yig'indisi, V; l d- yoy ustunining uzunligi, mm; b- kamondagi o'ziga xos kuchlanish pasayishi, ya'ni. yoy ustunining uzunligi 1 mm, V / mm deb ataladi.

Elektr yoyi razryadning asosiy xarakteristikasidan biri statik tok-kuchlanish xarakteristikasi - doimiy yoy uzunligidagi yoy kuchlanishining undagi oqimga bog'liqligi (2.4-rasm).

Yoy uzunligining oshishi bilan kuchlanish kuchayadi va yoyning statik oqim-kuchlanish xarakteristikasining egri chizig'i yuqoriga ko'tariladi, bunda uning shakli taxminan saqlanib qoladi (a, b, c egri). Unda uchta mintaqa ajratilgan: tushish I, qattiq (deyarli gorizontal) II va ortib borayotgan III. Yoyni yoqish shartlariga qarab, xarakteristikaning bo'limlaridan biri unga mos keladi. Qoplangan elektrodlar bilan qo'lda boshq payvandlashda, iste'mol qilinmaydigan elektrod bilan himoya gazlarda payvandlashda va oqimning nisbatan past zichligida suv ostida payvandlashda dastlab kamon xarakteristikasi pasayadi va oqim kuchayishi bilan u butunlay qattiq holatga aylanadi. Shu bilan birga, payvandlash oqimining ortishi bilan kamon ustunining kesimi va anod va katod dog'larining kesishish maydoni mutanosib ravishda oshadi. Oqim zichligi va kamon kuchlanishi doimiy bo'lib qoladi.

Suv ostidagi yoyni payvandlashda va himoya gazlarda nozik elektrodli sim bilan yuqori oqim zichligida yoyning xarakteristikasi kuchayadi. Bu katod va anod dog'larining diametrlari elektrod diametriga teng bo'lishi va bundan keyin ortib bo'lmasligi bilan izohlanadi. Ark bo'shlig'ida gaz molekulalarining to'liq ionlanishi sodir bo'ladi va payvandlash oqimining yanada oshishi faqat elektronlar va ionlarning harakat tezligining oshishi, ya'ni elektr maydonining kuchayishi tufayli sodir bo'lishi mumkin. Shuning uchun, payvandlash oqimini yanada oshirish uchun boshq kuchlanishini oshirish kerak.

Payvandlash yoyi kuchli konsentrlangan issiqlik manbai hisoblanadi. Ark tomonidan iste'mol qilinadigan deyarli barcha elektr energiyasi issiqlikka aylanadi. Arkning umumiy issiqlik quvvati Q \u003d I sv U d(J/s) payvandlash oqimining kuchiga bog'liq I St(A) va kamon kuchlanishi U d(DA).

Shuni ta'kidlash kerakki, kamonning barcha issiqligi metallni isitish va eritish uchun sarflanmaydi. Uning bir qismi atrofdagi havo yoki himoya gaz, radiatsiya va hokazolarni isitish uchun befoyda sarflanadi. Shu munosabat bilan, kamonning samarali issiqlik quvvati q eff(J / s) (to'g'ridan-to'g'ri mahsulotga kiritilgan payvandlash yoyi issiqligining bir qismi) quyidagi munosabat bilan aniqlanadi: Bu erda ē - empirik tarzda aniqlangan, mahsulotni payvandlash yoyi bilan isitish jarayonining samaradorlik koeffitsienti (COP).

ē koeffitsienti payvandlash usuliga, elektrod materialiga, qoplama yoki oqimning tarkibiga va boshqa bir qator omillarga bog'liq. Misol uchun, uglerod yoki volfram elektrodi bilan ochiq yoy bilan payvandlashda o'rtacha 0,6; qoplangan (yuqori sifatli) elektrodlar bilan payvandlashda - taxminan 0,75; suv osti payvandlashda - 0,8 yoki undan ko'p.

Elektr yoyi - bu gazlar va bug'larning yuqori ionlangan aralashmasidagi quvvatlangan elektrodlar orasidagi kuchli, uzoq muddatli elektr zaryadsizlanishi. Bo'shatish zonasida yuqori gaz harorati va yuqori oqim bilan tavsiflanadi.

Elektrodlar to'g'ridan-to'g'ri va teskari polariteli o'zgaruvchan tok (payvandlash transformatori) yoki to'g'ridan-to'g'ri oqim (payvandlash generatori yoki rektifikator) manbalariga ulanadi.

To'g'ridan-to'g'ri oqim bilan payvandlashda musbat qutbga ulangan elektrodga anod, manfiyga esa - katod deyiladi. Elektrodlar orasidagi bo'shliq yoy bo'shlig'i yoki yoy oralig'i deb ataladi (3.4-rasm). Yoy bo'shlig'i odatda 3 ta xarakterli mintaqaga bo'linadi:

1. anodga ulashgan anod hududi;
2. katod hududi;
3. yoy posti.

Har qanday kamon ateşlemesi qisqa tutashuv bilan boshlanadi, ya'ni. mahsulot bilan elektrodning qisqa tutashuvidan. Bunday holda, U d \u003d 0 va oqim I max \u003d I qisqa tutashuvi. Yopish joyida katodli nuqta paydo bo'ladi, bu yoy oqimining mavjudligi uchun ajralmas (zarur) shartdir. Olingan suyuq metall, elektrod tortib olinganda, cho'ziladi, haddan tashqari qizib ketadi va harorat qaynash nuqtasiga etadi - yoy qo'zg'aladi (yonadi).

Yoyni ionlanish tufayli elektrodlar bilan aloqa qilmasdan yoqish mumkin, ya'ni. osilatorlar tomonidan kuchlanish kuchayishi (argon boshq manbai) tufayli dielektrik havo (gaz) bo'shlig'ining buzilishi.

Ark oralig'i ionlashtirilgan bo'lishi kerak bo'lgan dielektrik muhitdir.

Ark zaryadsizlanishining mavjudligi uchun U d \u003d 16 ÷ 60 V etarli.Elektr tokining havo (yoy) bo'shlig'idan o'tishi faqat elektronlar (elementar manfiy zarralar) va ionlar mavjud bo'lganda mumkin: ijobiy ( +) ionlar - elementlarning barcha molekulalari va atomlari (engilroq shakldagi metallar Me); manfiy (-) ionlar - F, Cr, N 2, O 2 va elektron yaqinligi e bo'lgan boshqa elementlarni osonroq hosil qiladi.

3.4-rasm - Yoyni yoqish sxemasi

Yoyning katod mintaqasi yoy bo'shlig'idagi gazlarni ionlashtiruvchi elektronlar manbai hisoblanadi. Katoddan chiqarilgan elektronlar elektr maydoni ta'sirida tezlashadi va katoddan uzoqlashadi. Shu bilan birga, ushbu maydon ta'sirida + ionlari katodga yuboriladi:

U d \u003d U k + U c + U a;

Anod mintaqasi ancha katta hajmga ega U a< U к.

Ark ustuni - yoy bo'shlig'ining asosiy qismi elektronlar, + va - ionlari va neytral atomlar (molekulalar) aralashmasidir. Yoy ustuni neytral:

∑ zaryad manfiy. = ∑ musbat zarrachalarning zaryadlari.

Statsionar yoyni saqlash uchun energiya quvvat manbaining quvvat manbaidan keladi.

Har xil haroratlar, anod va katod zonalarining o'lchamlari va turli xil issiqlik miqdori - to'g'ridan-to'g'ri tok bilan payvandlashda to'g'ridan-to'g'ri va teskari polarit mavjudligini aniqlaydi:

Q a > Q to; U a< U к.

• katta qalinlikdagi metallning chekkalarini isitish uchun katta miqdorda issiqlik kerak bo'lganda, to'g'ridan-to'g'ri polarit ishlatiladi (masalan, sirt qo'yishda);
• yupqa devorli va haddan tashqari qizib ketmaydigan payvandlangan metallar bilan, teskari polarit (elektrodda +).