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电弧阳极区的物理过程及电场特性

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:发生在阳极上的物理过程如图4-21所示。在阳极处于不活跃的状态时,它仅仅从电弧弧柱中吸收电子。阳极前的空间电荷区起到对弧柱中电子的加速作用,因此在此区域中电子密度和离子密度不相等。阳极压降可以从接近0V到15~20V。如果电弧在一对触头之间存在的时间超过1ms,电弧电流大于几安,那么这个电弧阳极区的电场强度可高达107~108V/m,阳极区的厚度在10-4~10-6m之间。图4-21 电弧的阳极区

电弧阳极区的物理过程及电场特性

发生在阳极上的物理过程如图4-21所示。阳极既可以处于不活跃的状态也可以处于活跃的状态。在阳极处于不活跃的状态时,它仅仅从电弧弧柱中吸收电子。阳极前的空间电荷区起到对弧柱中电子的加速作用,因此在此区域中电子密度和离子密度不相等。但是,如果电弧弧柱与阳极表面之间的热边界层足够薄,电子的密度梯度又足够大,就会产生一个可观的电子扩散漂移,那么空间电荷区也就不需要了。阳极压降可以从接近0V到15~20V。如果电弧在一对触头之间存在的时间超过1ms,电弧电流大于几安,那么这个电弧阳极区的电场强度可高达107~108V/m,阳极区的厚度在10-4~10-6m之间。在阳极上提供能量的物理过程如下:

1)中性原子轰击阳极产生的热能;

2)阳极压降作用下电子获得的动能;

3)中性原子在阳极表面上凝结所释放出的能量;

4)电弧等离子体对阳极的辐射能;

5)阳极表面上的化学反应能;

6)电流对阳极的焦耳加热能;

7)阳极吸收的电子带来的能量。

这些能量由如下物理过程所平衡:(www.xing528.com)

1)阳极材料蒸发消耗的能量;

2)从阳极上溅射金属颗粒和金属液滴所消耗的能量;

3)阳极表面向外辐射释放出的能量;

4)分子在阳极表面产生离解所吸收的能量;

5)阳极向外界的热传导所带走的能量;

6)阳极周围气体通过热传导或对流带走的热量。

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图4-21 电弧的阳极区

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