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电弧导电过程的物理基础
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在电弧导电空间中,异种电荷的互相吸引,以及它们的热运动(包括扩散运动)会引起带异种电荷的粒子产生碰撞。复合是否产生,在很大程度上决定于参与复合的粒子的动能或相对运动速度。
碰撞粒子的动能增加,复合的可能性要减小。这是因为速度大,彼此 相遇的机率小,而且能量不易转移给其它粒子。即使复合,又会分开。所以,速度大的电子与正离子的复合远远小于正离子与负离子(当导电空间存在有负电元素时)的复合。可 见,在电离气体中存在着容易形成负离子的负电元素时,消电离过程将迅速进行。
在能形成负离子的气体中,电子与正离子的复合一般是分为两个步骤完成的。第一步是电子先与一中性原子结合成为负离子,第二步才是负离子与正离子复合成为两个中性原子。
此外,气体保护焊时,弧柱外缘被一股冷的保护气流所包围,其作用好似一个“冷的气壁”。由于热运动,电弧中心高温区的电子会向较冷的电弧外缘扩散,在电弧外缘与温度 较低的中性粒子经过多次碰撞,降低能量,从而易被中性粒子俘获而形成负离子。此后负 离子吸引电弧中心区的正离子向电弧外缘移动,并在电弧外缘复合成为中性粒子。
一般在电场强度增大或温度升高时,空间复合过程就难进行。这是由于电子的能量(或速度)越大,与原子结合成负离子的机率就越小。
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