Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как наблюдается тепловое действие тока

Что такое тепловое действие электрического тока?

Где используется тепловое действие электрического тока?

Данное явление используется в нагревательных приборах: в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, — это тоже тепловое действие тока.

В чем проявляется тепловое действие электрического тока?

1) В чем проявляется тепловое действие тока? … При прохождении тока по проводнику она нагревается и, удлинившись, слегка провисает. В электрических лампах тонкая вольфрамовая проволочка нагревается током до яркого свечения.

В чем причина теплового действия тока?

Тепловое действие тока. Электрический ток нагревает проводник. Это явление нам хорошо известно. Объясняется оно тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию.

Что такое химическое действие электрического тока?

Химическое действие электротока заключается в электролизе ионов в электролите. Анод при электролизе присоединяет к себе анионы, катод – катионы. Иными словами, во время электролиза на электродах источника тока происходит выделение определенных веществ.

Какое действие электрического тока наблюдается при прохождении электрического тока через электролит?

Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока подвергаются электролизу — это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы).

Где используется механическое действие тока?

Механическое действие тока используется в разнообразных электродвигателях, преобразующих энергию электрического тока в механическую энергию. Химическое действие проявляется в том, что протекающий электрический ток, может инициировать различные химические реакции.

Какому закону подчиняется тепловое действие электрического тока?

Закон Джо́уля — Ле́нца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Установлен в 1841 году Джеймсом Джоулем и независимо от него в 1842 году Эмилием Ленцем.

В чем проявляется магнитное действие электрического тока?

Магнитное поле проявляется в воздействии на магнитные моменты частиц и тел, на движущиеся заряженные частицы (или проводники с током). Сила, действующая на движущуюся в магнитном поле электрически заряженную частицу, называется силой Лоренца, которая всегда направлена перпендикулярно к вектору [1].

В чем заключается магнитное действие электрического тока?

Магнитное действие электрического тока заключается в том, что проводник, по которому течет ток, действует на магнит или намагничивает железо. Например, если расположить проводник параллельно магнитной стрелке компаса, то стрелка повернется на 90°.

Что происходит с проводником при прохождении по нему электрического тока?

При прохождении электрического тока по проводнику в результате столкновений свободных электронов с его атомами и ионами проводник нагревается. Если в этой формуле силу тока брать в амперах, сопротивление в омах, а время в секундах, то получим количество выделенного тепла в джоулях.

В чем измеряется сила тока?

Ампер или А — это международная единица измерения силы тока.

Как ток влияет на проводник?

Направленное (упорядоченное) движение свободных заряженных частиц под действием электрического поля называется электрическим током. При прохождении тока через проводник он оказывает следующие действия: Тепловое (нагревание проводника током). … Магнитное (возникновение магнитного поля вокруг проводника с током).

В чем заключается действие электрического тока?

Электрический ток воздействует на внутренние органы потерпевшего, вызывая серьёзные изменения в их работе. В результате электролитического поражения происходит разложение органических жидкостей организма, в том числе крови и лимфы. В результате поражения электрическим током состав этих жидкостей существенно изменяется.

Читайте так же:
Количество теплоты через мощность тока

Какое действие оказывает электрический ток?

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (ожоги), механическим (разрыв тканей, растрескивание костей), химическим (электролиз), и биологическим (нарушение функций нервной системы и управляемых ею процессов в живом организме). … Наиболее тяжелым видом электротравм являются электрические удары.

Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока?

Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока? Химическое действие тока можно наблюдать, например, при пропускании тока через раствор медного купороса (CuSO4) на отрицательно заряженном электроде выделится чистая медь (Cu).

Действие высоких температур на человека

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции. Воздействие высоких и низких температур внешней среды вызывает нарушение теплообмена и приводит соответственно к перегреву и переохлаждению организма. Основными видами терморегуляции, как известно, являются теплообразование и теплоотдача. Теплообразование в организме осуществляется химическим путем. Теплоотдача происходит физическим путем: излучением, проведением тепла и испарением. Оптимальными метеорологическими условиями для человека являются температура воздуха 18-30 °С при относительной влажности 40-60 и скорости движения воздуха 0,5-1,0 м/с. Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. При повышенной влажности и высокой температуре воздуха, когда испарение затруднено, чаще всего возникает острое перегревание организма. Такие условия нередко возникают при работе в плотной невентилируемой одежде. Перегреванию организма способствует и целый ряд других факторов: большая физическая нагрузка, недостаточное употребление воды для питья, переедание (особенно белковой пищи), употребление алкоголя, перенесенные заболевания, ожирение и др. Высокие температуры оказывают отрицательное воздействие на здоровье человека. Работа в условиях высокой температуры сопровождается интенсивным потоотделением, что приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водорастворимых витаминов, вызывает серьезные и стойкие изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы, увеличивает частоту дыхания, а также оказывает влияние на функционирование других органов и систем — ослабляется внимание, ухудшается координация движений, замедляются реакции и т.д. При гипертермии и как следствие тепловом ударе наблюдаются головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение. Пульс и дыхание учащены, в крови увеличивается содержание азота и молочной кислоты. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судороги, потеря сознания. Солнечный удар является своеобразной формой перегрева, обусловленной непосредственным локальным действием солнечных лучей на незащищенную голову. При этом может не наблюдаться общего перегревания организма. Появляются общая слабость, чувство недомогания, головная боль, головокружение, мелькание «мушек» перед глазами, стеснение в грудной клетке, шум в ушах, иногда носовые кровотечения, тошнота, рвота, расстройство стула. Кожа лица становится красной, усиливается потоотделение. В тяжелых случаях возникают выраженные нарушения со стороны центральной нервной системы: затемненное сознание, резкое возбуждение, судороги, непроизвольные движения, галлюцинации, бред. Исследователями установлено, что при температуре воздуха более 30 °С работоспособность человека начинает падать. Так, повышение температуры с 25 до 30 °С в прядильном цехе приводит к снижению производительности труда на 7 %, производительность труда работников машинострои­тельного предприятия при температуре 29,4 °С снижается на 13 %, а при температуре 33,6°С на 35 % по сравнению с производительностью при 26°С. Вопреки установившемуся мнению величина потовыделения мало зависит от недостатка воды в организме или от ее чрезмерного потребления. Считается допустимым для человека снижение его массы на 2. 3 % путем испарения влаги — обезвоживание организма. Обезвоживание на 6 % влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; испарение влаги на 15. 20 % приводит к смертельному исходу. Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей. Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. Для восстановления водного баланса работающих в горячих цехах устанавливают пункты подпитки подсоленной (около 0,5 % NaCI) газированной питьевой водой из расчета 4. 5 л на человека в смену. На ряде заводов для этих целей применяют белково-витаминный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай. В горячих цехах промышленных предприятий большинство техно­логических процессов протекает при температурах, значительно пре­вышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии, кото­рые могут привести к отрицательным последствиям. При температуре до 500°С с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи с длиной волны 740. 0,76 мкм, а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфракрасного излучения появляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи. Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое действие. Под влиянием теплового облучения в организме понижается венозное давление, замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение деятельности сердечно-сосуди­стой и нервной систем. По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на коротковолновые лучи с длиной волны 0,76. 1,5 мкм и длинноволновые с длиной более 1,5 мкм. Тепловые излучения коротковолнового диапазона глубоко проникают в ткани и разогревают их, вызывая быструю утомляемость, понижение внимания, усиленное потовыделение, а при длительном облучении -тепловой удар. Длинноволновые лучи глубоко в ткани не проникают и погло­щаются в основном в эпидермисе кожи. Они могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза. Кроме непосредственного воздействия на человека лучистая теп­лота нагревает окружающие конструкции. Эти вторичные источники отдают теплоту окружающей среде излучением и конвекцией, в резуль­тате чего температура воздуха внутри помещения повышается. В предупреждении развития перегревов большое значение имеют технические и санитарно-гигиенические мероприятия. Параметры микроклимата зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции. Принципиальное значение имеет раздельное нормирование каждого компонента микроклимата: температуры, влажности, скорости движения воздуха. В рабочей зоне должны обеспечиваться параметры микроклимата, соответствующие оптимальным и допустимым значениям. К медико-профилактическим мероприятиям относятся организация рационального режима труда и отдыха, обеспечение питьевого режима, повышение устойчивости к высоким температурам путем использования фармакологических средств (прием дибазола, аскорбиновой кислоты, глюкозы), вдыхания кислорода.

Читайте так же:
Провод для теплого пола как уложить

При полном или частичном копировании информационного материала ссылка на сайт Управления Роспотребнадзора по Волгоградской области обязательна: http://34.rospotrebnadzor.ru/

© Управление федеральной службы по надзору в
сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
по Волгоградской области, 2021

Если Вы не нашли необходимую информацию, попробуйте
зайти на наш старый сайт

Разработка и продвижение сайта – FMF

Почтовый адрес:
400005, г. Волгоград, проспект им. В.И. Ленина, 50Б

Электрический ток в газах

Электропроводность газов

Газы в обычных условиях – диэлектрики. Воздух используют в технике как изолятор:

– между обкладками конденсатора;

– в контактах выключателей.

При высокой температуре и под действием ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения (внешних ионизаторов) газы становятся проводниками.

В этом легко убедиться, если взять заряженный плоский воздушный конденсатор с подключенным к нему электрометром, и нагреть воздух между пластинами.

Природа газового разряда

При внесении пламени между пластинами воздушного конденсатора происходит ионизация газа и возникновение ионов и электронов. Под действием электрического поля они начнут упорядоченно двигаться между пластинами.

Протекание тока через газ называется газовым разрядом.

При удалении пламени ток прекращается вследствие того, что положительные ионы и электроны не могут долго существовать раздельно и воссоединяются в нейтральную молекулу. Такой процесс называется рекомбинацией .

Газовый разряд, протекающий под действием ионизатора, называется несамостоятельным.

С увеличением разности потенциалов между пластинами кинетическая энергия электрона возрастает настолько, что при соударении его с нейтральной молекулой газа происходит выбивание электрона. Такой процесс называется ударной ионизацией молекул газа. Число электронов и ионов растет лавинообразно, что приводит к увеличению разрядного тока.

Газовый разряд, протекающий в отсутствии ионизатора, называется самостоятельным.

Интенсивность такого газового разряда зависит от напряженности электрического поля между пластинами и давления газа.

Читайте так же:
Автоматические выключатели с тепловым расцепителем 10а 1ф авв s201

Вольтамперная характеристика газового разряда.

ОА – только часть заряженных частиц доходит до электродов, часть их рекомбинирует;

АВ – ток почти не увеличивается (ток насыщения);

ВС – самостоятельный разряд.

Виды газовых разрядов

Искровой разряд – это прерывистый самостоятельный лавинообразный разряд в газе, вызванный ударной ионизацией и сопровождающийся треском и ярким свечением. Искровой разряд возникает при условии, когда мощность источника недостаточна для поддержания непрерывного разряда.

Дуговой разряд впервые был получен в 1802 году российским академиком В. В. Петровым. При соприкосновении электродов в цепи возникает сильный ток короткого замыкания, что приводит к сильному нагреванию электродов. Затем электроды постепенно раздвигаются. Ток продолжает идти через межэлектродное пространство, заполненное высокотемпературной плазмой. Концы электродов раскаляются до 3000-4000 градусов и начинают испаряться.

Дуговой разряд является самостоятельным разрядом в газе и происходит за счет энергии термоэлектронной эмиссии с катода. Является источником сильного светового и ультрафиолетового излучения.

Тлеющий разряд возникает в разряженном газе при сравнительно невысоком напряжении в виде светящегося газового столба. Тлеющий разряд вызывается ударной ионизацией и выбиванием электронов из катода положительными ионами (вторичная ионизация).

Свечение при тлеющем разряде объясняется тем, что при рекомбинации молекул газа высвобождается энергия в виде светового излучения. Свечение будет иметь разные цвета в зависимости от вида газа.

Коронный разряд возникает в сильно неоднородных электрических полях. Например, вблизи острия напряженность электрического поля настолько велика, что ионизация электронным ударом возможна даже при атмосферном давлении. В этой области возникает характерное сферическое свечение в виде короны.

Применение газовых разрядов

Искровой разряд используется в технике в системе зажигания двигателей внутреннего сгорания. Катушка зажигания дает напряжение 12-15 тысяч вольт. Это достаточно, чтобы между электродами свечи возникла искра для зажигания горючей смеси.

Разновидностью искрового разряда является молния.

Дуговой разряд применяется в качестве мощных источников света (прожекторов), в электроплавильных печах, для электросварки, для ультрафиолетовых излучателей.

Тлеющий разряд используется в рекламных газоразрядных трубках, в лампах дневного света, цифровых индикаторах.

В природе свечение разряженных газов наблюдается в виде полярного сияния.

Коронный разряд используется в электрофильтрах для очистки газов от примесей твердых частиц, в работе молниеотвода. В ЛЭП приводит к утечке электроэнергии.

В природе «корона» возникает иногда под действием атмосферного электричества на ветках деревьев, верхушках молниеотводов, мачт кораблей (огни святого Эльма).

1.5. Пробой p-n — перехода

1.5. Пробой p — n — перехода

С увеличением обратного напряжения на p — n — пере­ходе при достижении некоторого значения напряжения v проб (напряжение пробоя) начинается резкое увеличе­ние тока через диод при незначительном увеличении напряжения . Это явление называется электрическим пробоем p — n — перехода . Подобное увеличение тока обусловлено различными физическими меха­низмами, которые рассматрива­ются ниже.

Читайте так же:
Где располагать выключатель теплого пола

При данном приложенном напряжении к p — n — переходу напряженность элек­трического поля в области зависит от толщины p — n – перехода или от степени легирования p — и n – областей полупроводника. для p + — n — перехода она имеет вид:

Т ак как пробой начинается при достижении определенного (для каждых конкретных условий) значения напряженности электрического поля E проб , то чем больше d (меньше n d ), тем при большем напряже­нии v проб начинается пробой. очевидно, наибольшее v проб имеет р— i — n -диод, так как n d в его базе наи­меньшая, а ширина области объемного заряда d наибольшая .

Различают ся следующие виды электрического пробоя p — n — перехода: лавинный пробой, туннельный пробой, тепловой пробой и поверхностный пробой . О типе пробоя можно судить по картине обратной ветви вольт-амперной характеристики. На рис.5 приведены картинки обратных ветвей вольтамперных характеристик для различных видов пробоев.

Р и с.1.5. вольт-амперная характеристика p — n — перехода при обратном смещении: а — лавинный пробой; б — туннельный пробой, в — теп­ловой пробой, г — влияние поверхностного канала при лавинном пробое.

а) Л авинный пробой . Е сли ширина области объемного заряда p — n — перехода d ? l (длины свободного пробега носителей заряда), то неосновные носители заряда в электрическом поле обратносмещенного p — n — перехода могут набрать до­статочную скорость для ионизации решетки с образо­ванием пары электрон — дырка . Образовавшиеся носи­тели заряда сами принимают участие в дальнейшей ио­низации. Процесс нарастания тока носит лавинный ха­рактер. Скорость нарастания тока зависит от коэффи­циентов ударной ионизации электронов и дырок, т. е. от числа электронно-дырочных пар, образуемых носителем заряда на 1 см пути при данной напряженности электрического поля.

Р ассмотрим, например, несимметричный p — n — пере­ход, в котором n n >> p p . в этом случае обратный ток со­стоит в основном из электронов, переносимых из р- в n -область . При одном акте ионизации электрон образует еще один электрон и дыр ку, которые также будут уча­ствовать в дальнейшем про­цессе ионизации . К артина, соответствующая этому случаю приведена на рис . 1.6.

Р и с.1.6. умножение носителей заряда в обратносмещённом p — n -переходе

Следует отметить, что при лавинном пробое с увели­чением тока сопротивление p — n — перехода резко умень­шается , однако напряжение на p — n — переходе не может стать ниже значения напряжения пробоя, так как на­пряженность электрического поля при этом станет мень­ше, чем необходимо для ударной ионизации . поэтому возрастание тока при лавинном пробое происходит при незначительном увеличении напряжения на p — n — пере­ходе (рис.1.5, а ).

б)Туннельный пробой. В p — n — переходах, ширина которых меньше длины свободного пробега носителей ( d l ), но­сители не успевают за время пролета через область объемного заряда набрать энергию, достаточную для ионизации . В таких переходах имеет место туннельный пробой. Сущно сть туннельного эффекта заключается в том, что частица, имеющая кинетическую энергию, мень­шую высоты потенциального барьера, может, при опреде­ленных условиях, преодолеть его без потери энергии, если с обеих сторон барьера имеют­ся одинаковые энергетические уровни. К ак

известно из квантовой механики, вероятность туннельного проса

рис. 1. 7.туннельный пробой

чивания носителей через барьер тем больше, чем уже барьер и меньше его высота.

Протекание тока при тун­нельном механизме показано на рис .1.7.

Электроны из валентной зоны p — области туннелируют через потен­циальный барьер p — n — перехода на незанятые уровни в зоне проводимости n -области .

Читайте так же:
Выключатель теплого пола высота установки

Н а риС.1.7, а показан случай, когда напряжение таково, что дно зоны проводимости n -области опусти­лось немного ниже валентной зоны p -области . В более общем случае (рис.1.7, б ) ширину потенциального барьера, который необходимо преодолеть электрону из валентной зоны, можно записать (При V >> ) как а= d ( E g / qv ) = ( E g / qe ) , где E = V / d — напряженность электрического поля в p — n — переходе . Так как ширина об­ласти объемного заряда p — n -перехода уменьшается с ростом концентрации примесей, а Е увеличи­вается (при постоянном V ), то туннельный пробой на­блюдается в p — n -переходах с сильно легированными р- и n -областями . картина туннельного Пробоя Приведена на риС.1.5,б.

в)Тепловой пробой. Я вление теплового пробоя связано с тем, что при прохождении обратного тока в p — n -пе­реходе выделяется определенное количество тепла . Е сли не обеспечен отвод этого тепла, область p — n — перехода нагревается до такой степени, что возникает определённое количество электронно-дырочных пар под действием тепловой энергии решётки . Возникновение дополнительных свободных носителей приводит к росту обратного тока. С ростом тока температура p — n -перехода повы­шается, что приведет к увеличению концентрации носи­телей заряда и росту обратного тока . Это еще больше увеличит количество выделяемого тепла, а сле­довательно, концентрация увеличится еще больше и т. д. Такой процесс может привести к тепловому про­бою. Е сли последова­тельно с диодом нет ограничивающего ток сопротивле­ния, то результатом теплового пробоя может быть раз­рушение p — n -перехода. У словие устойчивой работы диода даётся следующим выражением : I 0 =Aехр (-E g /kT) 2 /VE g R T , где :

A – некоторая постоянная

V – приложенное напряжение

R T – тепловое сопротивление диода

Это условие хорошо выполняется для полупроводников с большим значением Е g (малое I нас ), например, в крем­нии. В германиевых p — n — переходах ток насыщения значительно больше и при высоких температурах знак неравенства может измениться, т. е. произойдет тепловой пробой . В следствие положительной обратной связи между увеличением температуры и обратного тока вольт-ам­перная характеристика при тепловом пробое имеет участок отрицательного дифференциального сопротив­ления (рис.1.5, в ), т. е. с ростом тока напряжение на p — n -переходе уменьшается . Так как обратные токи p — n -переходов достаточно малы, то тепловой пробой обычно не наблюдается. В большинстве случаев он является следствием лавин­ного или туннельного пробоев, которые приводят к рез­кому увеличению обратного тока, а, следовательно, к по­вышению температуры p — n –перехода.

г)Влияние состояния поверхности на обратный ток и пробой p — n -перехода . Вследствие различных дефектов на поверхности полупроводника там всегда имеются энерге­тические уровни, на которые захватываются носители заря­да. П оэтому на поверхности всегда существует некоторый заряд. Наличие этого заряда приводит к уменьшению сопротивления движению неосновных носителей в поверхностной области p — n – перехода, т.е. в поверхностной области течёт больше тока по сравнению с объёмом. Это Приводит к нагреву этой области и, соответственно к термогенерации дополнительных носителей, в результате ещё больше увеличивает ток в поверхностной области. это в свою очередь может привести к тепловому пробою. В зависимости от типа поверхностного заряда, поверхностный пробой может быть и лавинным или туннельным. Признаком наличия утечки тока по поверхности p — n – перехода является линейный рост обратного тока с ростом обратного напряжения (рис.1.5, г ), в то время как у идеального p — n – перехода этот ток не зависит от напряжения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector