.jpg/1280px-225W_Zeus_Tesla_coil_-_arcs3_(cropped).jpg)
Разряд щетки — это электрический пробойный разряд, похожий на коронный разряд , который происходит на электроде с высоким напряжением , приложенным к нему, погруженном в непроводящую жидкость, обычно воздух. Он характеризуется многочисленными светящимися извивающимися искрами, плазменными стримерами, состоящими из ионизированных молекул воздуха, которые многократно вырываются из электрода в воздух, часто с потрескивающим звуком. [1] [2] Стримеры распространяются веером, придавая ему вид «щетки».
Коронный и кистевой разряды иногда называют одноэлектродными разрядами , поскольку они возникают вблизи одного электрода и не распространяются так далеко, как электрод, несущий противоположное напряжение в цепи, как это происходит в случае электрической дуги ( двухэлектродного разряда ).
Как кистевой, так и коронный разряды представляют собой локальные области рядом с проводниками, где из-за высокого напряжения воздух подвергся электрическому пробою : он ионизировался и стал проводящим, что позволило току просочиться в воздух. Они возникают, когда электрическое поле у проводника превышает диэлектрическую прочность воздуха, «градиент разрушающего потенциала», примерно 30 киловольт на сантиметр. При таком напряжении электроны в воздухе ускоряются электрическим полем до достаточно высокой скорости, чтобы они выбивали другие электроны из молекул газа, когда они сталкивались с ними, создавая ионы и дополнительные электроны, которые продолжают ионизировать дополнительные молекулы в цепной реакции. Электрическое поле имеет наибольшее значение в острых точках на проводнике, поэтому разряды имеют тенденцию образовываться в этих точках. Поскольку электрическое поле уменьшается по мере увеличения расстояния от проводника, оно в конечном итоге падает ниже значения, необходимого для ионизации, поэтому коронный и кистевой разряды имеют ограниченную протяженность и локализуются вблизи проводника.
Возникающий в оборудовании очень высокого напряжения , таком как линии электропередачи сверхвысокого напряжения , радиопередатчики и их антенны , источники питания ЭЛТ и источники питания для научного оборудования, такого как лазеры и ускорители частиц , кистевой разряд представляет собой серьезную неисправность электроизоляции и может быть пожароопасным. Как и другие электрические дуги , кистевые разряды производят озоновый газ, который может быть вреден для находящихся поблизости людей в замкнутом пространстве и со временем может вызвать охрупчивание некоторых пластмасс. Катушки Теслы, производящие кистевые разряды и стримерные разряды, демонстрируются для развлечения на научных ярмарках и рок-концертах.
Способность электрического разряда вызывать взрыв в огнеопасных атмосферах измеряется эффективной энергией разряда. Эффективная энергия кистевых разрядов составляет 10-20 мДж, что намного больше, чем у коронных разрядов 0,1 мДж. Поэтому кистевые разряды считаются взрывоопасными, а коронные — нет. Кистевые разряды могут возникать от заряженных изоляционных пластиков (например, полиэтилена ) к проводнику.
Когда электрическое поле вблизи электрода с радиусом или кривизной от 5 мм до 50 мм достаточно велико (около 500 кВ/м), видны нерегулярные множественные пути разряда, которые имеют вид щетки. ... Если электрод слишком острый, вместо щеточного разряда обычно возникает коронный разряд.
Искровой разряд происходит в виде внезапной вспышки, которая перекрывает зазор между двумя проводящими поверхностями, каждая с радиусом кривизны > 50 мм. С другой стороны, щеточные разряды не перекрывают зазор и происходят в быстрой последовательности, создавая впечатление щетки. Коронные разряды образуют светящуюся область вокруг проводника и разряжаются непрерывно для областей с радиусом кривизны < 1 мм.