Dielektriklarning elektr o’tkazuvchanligi

Gazlarning elektr teshilishi

Elekro texnika konstruksiyalarining kattagina qismi – transformator, kondensator, uzgich (uzib-ulagich), elektr havo liniyalari va hokazolarda tashqi izolyatsiya vazifasini havo bajaradi. Normal sharoitda havoning elektr mustahkamligi suyuq va qattiq dielektriklarning elektr mustahkamligidan ancha kichikdir.
Gaz tarkibida ion va elektronlar issiqlik ta’sirida siniq chiziqli betartib harakatda bo’ladi. Agar gazga elektr maydoni ta’sir ettirilsa, elektron yoki ionlar aniq yo’nalish olib, qo’shimcha tezlik bilan harakatlanadi. Bunda gazning zaryadlangan zarrachalari qo’shimcha energiya oladi;
W = q U_
bu erda: q- zaryad; U_ - erkin harakat uzunligi () dagi kuchlanish farqi.⁷⁰
Elektron yadrodan uzoqroq qobiqqa o’tib, molekula ionlanadi, natijada u manfiy elektron va musbat ionlarga ajraladi. Ion va elektron o’z yo’lida uchragan gaz molekulalarini ionlantiradi. Ionlanish sodir bo’lishi uchun zarur sharoit W W_i bo’lib, tekis maydonda W = Eq bo’ladi. Bunda  - erkin o’tish uzunligi. Ionlanish

energiyasi W_i va ionlanish kuchlanishi
U  ^Wi
i _q
munosabat orqali bog’langan.

Ko’pchilik gazlar uchun U_i qiymati 4-25 V oralig’ida o’zgarib, ionlanish energiyasi 4-25 eV ga to’g’ri keladi (2.29-rasm).

⁷⁰ Callister,William D., Materials science and engineering: an introduction, 7th ed.p.cm/ - Printed in the United States of America/ John Wiley & Sons, Inc.- 2007. 125-bet.

2.29-rasm. Gazlarning teshilishi

Har bir gaz uchun q va  qiymatlari o’zgarmasdir. Ma’lum masofani


to’qnashuvsiz o’tgan elektronning tezligi =600 bo’ladi; elektron gaz
molekulalarining katta tezligi ionlanishini ta’minlaydi. Gaz molekulalarining ionlanishi uchun elektronning harakat tezligi 1000 km/s dan yuqori bo’lishi lozim (2.30-rasm).

2.30-rasm. Gazlarda razryadlarning yuzaga kelishi
Elektronning siljishi ion siljuvchanligiga nisbatan ancha yuqori bo’ladi. Ionlanish paytida ajralib chiqqan elektron molekulalarining ionlanishini ta’minlaydi, ular zaryadlarga yoritiladi. Elektrodlar orasidagi gazda razryad bo’lganida musbat ionlar katod yuzasini bombardimon qilib elektroddan elektronlarni ozod etadi.⁷¹
Ayrim hollarda elektr maydonida tezlanish olgan elektron molekulalarning ionlanishini ta’minlamay, ularni uyg’ongan holatga olib keladi, xolos. Bunday molekulalar ortiqcha energiyani nurlatish hisobiga, o’zidan foton ajratadi. Foton o’z navbatida boshqa molekulaga yutilib, uni ionlantiradi. Gazlarda sodir bo’ladigan ichki foton ionlanishi nurlanish orqali katta tezlikda o’z yo’li elektrod oraligida yuqori elektr o’tkazuvchan gaz kanali hosil qiladi. Chizmada elektron ko’chka shtrixlangan konus shaklida keltirilgan. Elektron molekulalariga urilishi natijasida gazda ionlanish sodir bo’ladi. Natijada anod tomon siljiyotgan elektronlar soni keskin ortib, ular o’z yo’lida katod tomon yo’nalgan musbat ionlar sonini oshirib boradi. Elektron urilishi natijasida atomlardan to’lqinli nurlar
- fotonlar ajratadi. Foton tezligi yorug’lik tezligiga teng bo’lganligi sababli, ko’chkidan ancha ilgarilab ketib, yo’lida duch kelgan zarrachalarning ionlanishini ta’minlaydi. Anod tomon siljiyotgan elektron birinchi sodir bo’lgan ko’chkini ancha ilgarilab, yangi ko’chki hosil qiladi.
Shunday qilib, birinchi kuchni AV uzunlikka o’sib yetguncha, strimer SD oraliqda yuqori o’tkazuvchanlikka ega yo’l hosil qiladi. Keyingi bosqichda manfiy strimerdagi alohida ko’chkilar bir-birini quvib, birlashib, umumiy ionlangan kanal hosil qiladi. Keyingi bosqichda strimerdagi alohida ko’chkilar bir – birini quvib, birlashib umumiy ionlangan kanal hosil qiladi.⁷²
Katoddan anodga tomon harakatlanayotgan strimerning o’sishi bilan bir vaqtda qarama-qarshi tomondan musbat zaryadlangan ko’chki oqimi hosil bo’la boshlaydi. Musbat zaryadli strimer gaz razryad plazmali yo’ldan tashkil topadi.


⁷¹ T.K. Basak. Electrical engineering materials. New Age Intenational, Nil edition. USA, 2009. 62-bet
⁷² Callister,William D., Materials science and engineering: an introduction, 7th ed.p.cm/ - Printed in the United States of America/ John Wiley & Sons, Inc.- 2007. 128-bet.
Elektron ko’chkilar o’z yo’lida ko’p miqdorda yangidan paydo bo’lgan musbat ionlar qoldiradi va bu ionlarning katta quyuni anod yaqinida sodir bo’ladi.
Musbat zaryad bilan to’lgan va elektron bilan to’yingan elektrodlar orasidagi masofada katta o’tkazuvchanlikka ega gaz plazmasi hosil bo’ladi. Katodga musbat ionlar urilishi natijasida metall yuzasida dog’ hosil bo’lib, u o’zidan elektronlar ajratadi. Keltirilgan jarayonlar asosida gazda teshilish sodir bo’ladi. U odatda katta tezlikda, ya’ni 1 sm oraliq 10^-7 – 10^-8 sekundda bosib o’tadi. Elektrodlar orasida berilgan kuchlanish qancha yuqori bo’lsa, gazda elektr teshilishi shuncha katta tezlikda sodir bo’ladi. Agar ta’sir etuvchi kuchlanish vaqti kam bo’lsa, teshilish kuchlanishining qiymati o’sadi va bu o’sish impuls koeffitsienti bilan ifodalanadi:
  ^Ut
Ut 50
bunda; U_t – berilgan impulsdagi teshish kuchlanishi, kV: U_t50 –50 Gs chastotali o’zgaruvchan yoki o’zgarmas kuchlanishdagi teshish kuchlanishi, kV.
Bir jinsli bo’lmagan elektr maydonidagi impuls koeffitsienti  1,5.
Gazda sodir bo’ladigan teshilish ta’sir etayotgan elektr maydon turiga bog’liq. Bir jinsli elektr maydoni yassi yuzali, chekkalari yumaloq shaklli qo’ziqorinsimon elektrodlar, yoki oralaridagi masofa diametridan uncha katta bo’lmagan ikki shar orasida hosil qilinadi. Bunday maydonda teshilish kuchlanishining gaz harorati va bosimiga bog’liq ma’lum qiymatida to’satdan ro’y beradi. Kuchlanish manbai katta quvvatga ega bo’lsa, elektrodlar orasida uchqun razryadi emas, balki yoy razryadi sodir bo’ladi.
Gazning elektr mustahkamligi haroratga teskari, bosimga esa to’gri proporsionaldir. Gazning harorat va bosimi kam o’zgarganda teshilish kuchlanishi gazning zichligiga bog’liq bo’ladi:
U_t =U_to ,
Bunda; U_to- normal sharoit (t =20⁰C: p0,1 Mpa) dagi teshilish kuchlanishi: U_t- berilgan harorat va bosimdagi teshilish kuchlanishi.
Havoning nisbiy zichligi  quyidagicha hisoblanadi:

  0,386
P


t  273

bunda t-harorat, ⁰C: p-gaz bosimi, mm sim. ust.
2.31-rasm. Gaz mustahkamligini va bosim orasidagi o’zgarish grafigi Bosim yuqori bo’lganda gaz zichligi ortib, molekulalar orasidagi masofa
qisqaradi va elektronlarning erkin harakatlanish masofasi () qisqaradi (2.31- rasm). Natijada teshilish kuchlanishning katta qiymatlarida sodir bo’ladi. Gaz bosimi kamaytirilsa, uning elektr mustahkamligi pasayadi va bosimning mal’um qiymatidan boshlab elektr mustahkamlik orta boradi. Bu gaz hajmidagi molekulalar sonining keskin kamayishi va elektronlar gaz molekulalari bilan to’qnashuvining pasayib ketishi orqali isbotlanadi. Kuchli vakuumda elektr teshilish elektronlarning elektrod yuzasidan ajrab chiqish hodisasi (sovuq emissiya) bilan tushuntiriladi. Bunda elektr mustahkamlik ancha yuqori qiymatga erishadi. Bu esa yuqori chastotali kuchlanish uchun mo’ljallangan vakuum kondensatorlarini yasashda qo’l keladi. Yuqori bosimli gazlar yuqori kuchlanishli apparatlar uchun izolyatsiya sifatida shuningdek kabellar va yuqori kuchlanishli kondensatorlar tayyorlashda ishlatiladi.⁷³
Bir jinsli bo’lmagan elektr maydonida gazning teshilish jarayoni o’zgacha bo’lib, kuchlanganlik yuqori qiymatga ega nuqtada toj ko’rinishidagi razryad vujudga keladi. Maydon kuchlanishli yuksaltirilsa, toj razryad uchqun yoki yoy razryadga o’tadi. Agar igna – tekislik elektrodlari oralig’idagi gazning elektr mustahkamligini tekshirsak, ignaga musbat kuchlatish (impuls) berilganda oraliqda sodir bo’lganda teshilish kuchlanishining qiymati ignaga manfiy kuchlanish
⁷³ T.K. Basak. Electrical engineering materials. New Age Intenational, Nil edition. USA, 2009. 63-bet

berilgan holdagina ancha past bo’ladi (igna deganda uchi konus shaklli elektrod nazarda tutilmoqda). Bu quyidagicha tushuntiriladi. Gazning ionlanishi igna yaqinida vujudga keladi, chunki bu yerda maydon kuchlanganligi o’zining yuqori qiymatiga ega bo’ladi. Igna atrofida musbat zaryadlangan ion (molekula) lar “buluti” hosil bo’ladi. Ignada musbat kuchlanish bo’lganida esa bunday hajmiy zaryad igna uzunligining sun’iy o’sishiga va elektrodlar orasida razryadlanish masofasining qisqarishiga olib keladi.
Qattiq dielektrik yuzasi yaqinida havoda hosil bo’lganida razryad yuza qoplanish razryadi deb ataladi. Mazkur razryad odatda elektrodlar orasida faqat havo bo’lgan holdagiga qaraganda ancha past kuchlanishlarda ro’y beradi. Razryad kuchlanishining qiymati elektr maydon tuzilishi (elektrod va dielektrikning shakli)ga maydon chastotasi, dielektrik yuzasining holati va havo bosimiga bog’liqdir. Havo nisbiy namligining ortishi izolyatorning razryad kuchlanishini ancha pasaytiradi.

4.