Приэлектродные области дугового разряда

Лекция 4.

Дуговой разряд /продолжение/.

Переходные (приэлектродные) области сварочных дуг.

Основная часть дугового разряда – столб – достаточно однороден по составу, строению и свойствам. По концам она он примыкает к электродам – катоду и аноду, через которые питается от источника. Длина обычной дуги невелика ~ 5÷14 мм. Материал электродов – твёрдый или жидкий проводник, чаще всего металл – соприкасающийся с газовым проводником – столбом дуги. На очень малом протяжении, порядка длины свободного пробега, черезвычайно резко изменяются составы веществ и характер заряженных частиц – носителей тока. Протекание тока в пограничных областях приобретает совершенно особый и очень сложный характер. Здесь наблюдаются высокие плотности тока, необычайные значения напряжённости электрического поля – в десятки тысяч раз и даже миллионы вольт на сантиметр при насыщенности поля в столбе 20÷30 В/см и общем напряжении в цепи в несколько десятков вольт. Процессы в приэлектродных областях во многом необычны и уникальны, и многое здесь до сих пор остаётся неясным. Это объясняется трудностями исследований: очень высокими температурами, малой протяжённостью исслеуемых объектов, сложностью и необычностью протекающих процессов.

На активной поверхности электрода обычно можно заметить чётко ограниченный участок, отличающийся необычайной яркостью даже на фоне дуги: это так называемые электродные пятна – анодные и катодные.

В электродном пятне различают опорное пятно, представляющее собой проекцию столба на поверхность электрода, с плотностью тока в сотни ампер/см² и повышенной яркостью. Во многих случаях внутри опорного пятна можно различить и активное электродное пятно с высокой яркостью и плотностью тока в тысячи ампер/см² .

Своеобразным процессом на электродах является и эмиссия электрически заряженных частиц с поверхности электрода в откружающее пространство. Удаление электрона из свободного атома или молекулы в газе называется ионизацией, характеризуется работой и потенциалом ионизации U. Удаление электрона из комплекса атомов в ионизированной фазе из твёрдого тела или жидкого вещества называется выходом. Она характеризуется работой или потенциалом выхода ϕ_в. Ионизация и выход аналогичны, и отличаются лишь средой, из которой освобождается электрон. Работа выхода (табл.4.1) примерно в 2 раза меньше работы ионизации.