پدیده کرونا

[Rez@ee]

گاهی در صحرا یا کوهستان هنگام عبور از کنار دکل های فشار قوی انتقال برق صدای عجیبی شنیده می شود صدای جرقه های بسیار ضعیف.این صدا (صدای هیس مانند) در روزهای بارانی شدیدتر است. صدایی که از دکل های انتقال برق شنیده می شود ناشی از چیست؟

برای پاسخ به این سوال به نکات زیر توجه کنید.
۱-میدان الکتریکی به سطح یک جسم رسانا عمود می شود در نتیجه در نزدیکی رسانا خطوط میدان فشرده می شوند وشدت میدان بیشتر از بقیه ی نقاط است.در حقیقت می توانیم بگوییم وجود رسانا در یک محیط سبب فشرده شدن خطوط میدان می شود.
۲-سیم های برق یک جسم رسانای باردار می باشند بنابراین در اطراف سیم یک میدان الکتریکی وجود دارد هرچه ولتاژ سیم بیشتر باشد میدان الکتریکی قوی تر است.
۳-مولکولهای هوا خنثی هستند اما در هوا همواره تعداد بسیار کمی الکترون وجود دارد که منشا آنهامواد رادیو اكتیو موجود در سطح زمین و اشعه كیهانی است.این الکترونهای کم هنگامی که درنزدیک سیم برق قرار می گیرند در خلاف جهت میدان شتاب گرفته وشروع به حرکت می کنند.
۴-در ولتاژهای کم سرعت حرکت الکترونها کم است در نتیجه الکترونها در برخورد با مولکولهای هوا(نظیر O2 و یا N2 )تاثیر چندانی ندارند به این برخورد اصطلاحا بر خورد نرم می گویند.
۵-در ولتاژهای بالا (برق فشار قوی)سرعت حرکت الکترونها بسیار زیاد است پس در برخورد به مولکولهای هوا می تواند از آنها الکترون جدا کرده وآنها را تبدیل به یون مثبت کنند سپس این دو الکترون در بر خورد به دو اتم دو الکترون دیگر آزاد می کنند وبه همین ترتیب تعداد الکترونها زیاد می شود این مسئله فرایندی است به وسیله آن بهمن الكترونی ایجاد می شود، هر بهمن با یك الكترون آزاد كه در میدان الكترواستاتیك قوی قرار دارد آغاز می شود.
۶-اما مولکولهای هوا که تبدیل به یون مثبت می شوند در جهت میدان الکتریکی شروع به حرکت می کنند وچون جرم آنها 50000 برابر جرم الكترون است بسیار كند حركت می كنند.با داشتن بار مثبت این یون ها، الكترون جذب كرده و هرگاه یكی از آنها بتواند الكترون جذب نماید دوباره تبدیل به مولكول هوای خنثی می شود. سطح انرژی یك یون خنثی كمتر از یون مثبت مربوطه است و در نتیجه با جذب الكترون مقداری انرژی از مولكول منتشر می شود.
انرژی آزاد شده درست به اندازه انرژی نخستین است كه لازم بود برای جدا كردن الكترون از مولكول استفاده گردد. این انرژی بصورت موج الكترومغناطیس منتشر می شود و برای مولكول های O2 و N2 در طیف نور مرئی قرار دارد.یعنی در اطراف سیم جرقه های نورانی (نور بنفش)مشاهده می شود.
کرونا در اطراف یک کلید

مطالب بالا در حقیقت همان اتفاقی است که به پدیده ی کرونا معروف است.
تعریف كرونا:تخلیه الكتریكی ایجاد شده به علت افزایش چگالی میدان الكتریكی ، كرونا نام دارد.
بهترین زمان برای مشاهده كرونا
كرونا در فضای آزاد بعد از یك روز بارانی تا قبل از زمانی كه سطوح برقدار خشك شده باشند قابل مشاهده است. پس از خشك شدن كرونا مشاهده نمی شود. نقاط در معرض كرونا با رطوبت خود را بهتر نشان می دهند. باد می تواند فعالیت كرونا را كاهش دهد.
كرونا می تواند در اثر قندیل هم ایجاد شود. موتورهای الكتریكی، ژنراتورها و تابلو های داخلی می توانند كرونای شدید تری ار وسایل خارجی پست ها برق ایجاد نمایند. تشكیل هوای یونیزه در فضای بسته و عدم حركت هوا پدیده كرونا را تسریع می كند و ولتاژهایی را ایجاد می كند كه در ان كرونا رخ دهد موتورها و ژنراتور ها می توانند با توجه به وجود فن های خنك كننده شان هوایی با فشار های گوناگون ایجاد كنند.
چگونه این پدیده را تشخیص دهیم؟
الف)اولین روش جرقه های ایجاد شده در اطراف سیم برق که باعث تولید نور بنفش می شود.
ب)دومین راه شناسایی كرونای صدادار است كه در حالی كه شبكه مورد مطالعه در ولتاژی بالاتر از آستانه كرونا باشد صدایی به صورت هیس هیس قابل شنیدن است. امواج صوتی تولید شده به وسیله اغتشاشات موجود در هوای مجاور محل تخلیه بار، به وسیله حركت یون های مثبت به وجود می آیند.
ج)سومین روش امواج رادیویی ایجاد شده در این پدیده است .شما هنگامی با یک رادیو به سیم فشار قوی نزدیک می شوید این امواج به صورت پارازیت باعث اختلال در کار رادیو می شود.
انواع كرونا
سه نوع مختلف از كرونا وجود دارد تخلیه پر مانند، تخلیه قلم مویی و تخلیه تابشی.تخلیه پر مانند، دیدنی ترین آنهاست و علت نامگذاری هم این است كه به شكل پر تخلیه می شود. زمانیكه در تاریكی مشاهده شود دارای تنه متمركزی حول هادی است كه قطر این هاله نورانی بنفش رنگ از چند اینچ در ولتازهای پایین تر تا یك فوت و بیشتر در ولتازهای بالا تغییر می كند. بروز آثار صوتی این نوع به صورت هیس هیس بوده و به راحتی توسط یك ناظر با تجربه تشخیص داده می شود. در تخلیه قلم مویی پرچمی از نور به صورت شعاعی از سطح هادی خارج می شود.
طول این تخلیه ها از كمتر از یك اینچ در ولتاژ های پایین تا 1 تا 2 اینچ در ولتاژهای بالا تغییر می كند. صدای همراه با ان صدایی در پس زمینه مانند صدای سوختن است. تخلیه تابشی نور ضعیفی دارد كه به نظر می رسد سطح هادی را در بر گرفته است ولی مانند نوع قلم مویی برجسته نیست. همچنین ممكن است در نواحی بحرانی سطح عایق ها در زمان بالا بودن رطوبت رخ دهد. معمولا صدایی با این نوع تخلیه همراه نیست.
تصویر:کرونای پر:دایره ی مرکزی سطح مقطع سیم است.



فیزیک اما ساده