Электричество

Электрическое поле

Коронный разряд.

Коронный разряд — это газовый электрический разряд, который возникает в резко неоднородных полях у электродов с большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода). Зона вблизи такого электрода характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка. Когда напряжённость поля достигает предельного значения (для воздуха около \(3\, 000\, 000\; \frac{В}{м}\)), вокруг электрода возникает свечение, имеющее вид короны. При коронном разряде ионизационные процессы происходят только вблизи коронирующего электрода. Коронный разряд возникает при давлении воздуха порядка атмосферного.

Электрон, возникший при случайной ионизации нейтральной молекулы, ускоряется в электрическом поле и приобретает энергию, достаточную для того, чтобы при столкновении со следующей молекулой ионизовать её. В результате происходит лавинное увеличение числа заряженных частиц.

Если коронирующее остриё является катодом (имеет отрицательный заряд), такую корону называют отрицательной. В отрицательной короне потоки ионов направлены от острия. Отрывание от катода свободных электронов обеспечивается здесь за счёт термоэмиссии. На некотором удалении от острия, там где электрическое поле является недостаточным, чтобы обеспечивать лавинную ионизацию, электроны присоединяются к нейтральным молекулам воздуха, образуя отрицательные ионы, которые и являются носителями зарядов в воздухе.

Если коронирующее остриё является анодом (имеет положительный заряд), такую корону называют положительной. В положительной короне электроны притягиваются к острию. Отрыв электронов от молекул воздуха обеспечивают вторичные фотопроцессы в газе вблизи от острия. Вдали от коронирующего электрода электрическое поле является недостаточным, чтобы обеспечивать лавинную ионизацию. Носителями тока в этой области являются положительные ионы, движущиеся от острия в сторону с более отрицательным потенциалом. В отличие от ровного свечения отрицательной короны, в положительной короне иногда наблюдаются разбегающиеся от острия стримеры, которые при увеличении напряжения превращаются в искровые каналы.

Колесо Франклина.

Интересной демонстрацией коронного разряда является колесо Франклина. Изготовлено из металла и свободно вращается на вертикальной оси – острие иглы. Имеет заострения, направленные касательно. При подаче на колесо отрицательного потенциала порядка 5-20 кВ можно наблюдать его вращение. Причина вращения – коронный разряд с заострённых окончаний, На которых создается высокая напряжённость электрического поля. Свободные электроны, разгоняясь полем, приобретают такую скорость, что вылетают из металла на расстояния, достаточные для соединения с ближайшими молекулами воздуха. Происходит присоединение электронов к молекулам воздуха, которые став отрицательными ионами начинают отталкиваться от отрицательно заряженного колеса. Ионы воздуха образуют вполне ощутимый ветер в направлении острия. Колесо получает реакцию за сил электрического отталкивания и, соответственно, вращается в направлении, обратном заострениям. Вращение будет наблюдаться и при положительном заряде колеса. Стоит отметить, что энергия вращения колеса расходуется на трение и на сопротивление воздуха. Поэтому, чтобы колесо вращалось, нужно восполнять его заряд. Недостаточно будет его наэлектризовать. Восполнять заряд можно, например, соединив ось колеса проводником с одним из шаров электрофорной машины или подсоединить к иному источнику высокого напряжения.

Ионизатор воздуха Чижевского.

Коронный разряд используется в ионизаторе воздуха Чижевского. Он состоит из источника высокого напряжения (возобновляемый отрицательный потенциал) и металлической конструкции с заострениями для коронного разряда. Свободные электроны стекают с иголок и ионизируют молекулы воздуха, которые приобретают отрицательный заряд.

Польза для людей и животных такого воздуха заключается в двух фактах. Во-первых, образуется озон, который эффективно уничтожает бактерии и плесень. Однако, очень токсичен. Предельная постоянная концентрация озона в воздухе не должна превышать 0,03 мг/м3. Порог человеческого обоняния примерно составляет 0,01 мг/м3. Поэтому выбирать мощность ионизатора следует исходя из объёма помещения и не допускать наличия запаха озона.

Во-вторых, снабжает организм электронами. Известно о разрушительном действии свободных радикалов. Это молекулы, у которых недостаёт электронов. Такие молекулы не упустят шанс прихватить себе недостающий электрон. Зачастую, там, где не следует. Например, «нападают» на полноценные клетки и выхватывают у них электрон. Дополнительные электроны из ионизированного воздуха отдают свободным радикалам электроны, достраивая их до полноценных нейтральных молекул. Это, в конечном счёте, даст бодрость и силы, повысит иммунитет и замедлит старение организма.

Так же полезна для здоровья и отрицательно ионизированная вода, в которой ионов OH- больше, чем ионов H+. Словом, ионизированный воздух и ионизированная вода - самые мощные и химически нейтральные антиоксиданты и биостимуляторы.

Завиток