Покоренная плазма

В счетчике элементарных частиц «впряжен» в работу коронный разряд. Этот разряд на неуловимо малую долю секунды возникает вокруг тонкой нити — анода.

Почему именно вокруг тонкого проводника — нити — возникает коронный разряд, а на другом электроде — цилиндре — разряда нет?

Ответить на этот вопрос нетрудно.

Коронный разряд возникает тогда, когда коронирующий электрод либо заострен, либо имеет радиус кривизны значительно меньший, чем расстояние между электродами. В счетчике Гейгера — Мюллера это условие выполнено: диаметр нити-электрода измеряется миллиметрами, а расстояние от нити до внутренней стенки цилиндра — сантиметрами. Электрическое поле вокруг тонкой проволочки-электрода сильно искажено. Именно здесь, в этом переплетении электрических силовых линий, и происходит возбуждение молекул газа, именно здесь возникают ионы.

За пределами светящегося венчика — короны ионизации газа нет, там движутся только ионы, которые образовались в пламени короны. Они-то и создают в разрядном промежутке ток, регистрируемый чувствительным радиоустройством.

Таким образом, разница между коронным разрядом и, например, тлеющим налицо: в коронном разряде ток создают только тяжелые, положительные частицы — ионы, в тлеющем имеется два встречных потока заряженных частиц — ионов и электронов.

Особенности коронного разряда хорошо удалось использовать в технике. На коронный разряд возложили, например, обязанности… трубочиста.

Многие из читателей знают, какие неудобства приносят жителям дымящиеся трубы фабрик и заводов. Сажа, частички золы и топлива загрязняют воздух, вредят здоровью людей.

Государство не жалеет средств, чтобы сделать воздух городов и рабочих поселков чистым, здоровым. Устанавливаются дорогостоящие аппараты, которые не должны выпускать из фабричных труб сажу, копоть, золу. Типов таких установок сконструировано немало, среди них имеются и коронные «трубочисты».

К фабричной или заводской трубе приставлен длинный железный короб — разрядная камера. Вдоль оси короба натянуто несколько тонких проволочек. Короб подключен к плюсу, а проволочки — к минусу источника высокого напряжения. Когда этот источник включен, возникает коронный разряд на проволочках, хотя они, в отличие от счетчика Гейгера — Мюллера, соединены не с плюсом, а с минусом.

Такое изменение подключения электродов сделано не случайно.

Когда по трубе пойдет горячий воздух из топки с миллионами частичек сажи, золы, несгоревшего топлива, то между проволочками и стенками короба могут проскакивать искры. Ведь напряжение между ними равно десяткам тысяч вольт! Если проволочка соединена с отрицательным полюсом, а короб с положительным, искры не возникают. Коронный же разряд зажигается и делает нужную работу.

Вы знаете, что в коронном разряде, в плазме, окружающей коронирующий электрод, возникает много ионов. В счетчике Гейгера — Мюллера это были положительно заряженные ионы, здесь же, в электрофильтре, рождаются отрицательные ионы. Около каждой проволоки-электрода ежесекундно возникают целые полчища электронов. Эти электроны «прилипают» к нейтральным молекулам воздуха и превращают их в отрицательные ионы.

Силы электрического поля неудержимо влекут их к противоположному полюсу.

Ионы движутся к стенкам короба, чтобы отдать там свой заряд.

Но в пространстве между металлической проволокой и стенками короба густой толпой мчатся частицы сажи, золы, несгоревшего топлива. Они хотят вырваться из трубы наружу. Однако это им не удается. Отрицательные ионы «садятся» на эти пылинки и берут их «в плен».

Хотя ионы — карлики в сравнении с «огромными» частицами сажи или золы, но они оказываются прекрасными буксирами. Невидимые малютки-ионы дружно «везут» к стенкам железного короба все, что выбрасывает топка фабрики. Стенки камеры электрофильтра покрываются слоем сажи и золы. Чтобы сбросить эту добычу ионов в бункер, по коробу периодически постукивает молоточек, приводимый в движение крохотным электромотором.

Оборудованная таким электрофильтром труба не дымит и не загрязняет воздух.

На химических заводах электрофильтры помогают улавливать из воздуха крупинки ценных металлов и другие химические продукты и снова пускать их в производство. Раньше эти продукты просто улетали в трубу. На некоторых цементных заводах электрофильтры не дают улететь в трубу цементной пыли.

На этом же принципе работает еще одно интересное устройство — электросепаратор.

Многие из вас, наверно, видели молочный сепаратор — небольшую машину, которая отделяет сливки от обрата. Без нее не обходится ни один маслозавод.

В молочном сепараторе электромотором или вручную массу молока заставляют вращаться. Центробежные силы отбрасывают обрат к стенкам, а сливки, как более легкая часть молока, собираются в середине, ближе к центру сепаратора. По трубочке они вытекают наружу, обрат же выливается через другую трубочку.

Часто бывает нужно рассортировать по сортам и твердые измельченные материалы. Например, в металлургическом производстве. Сильные машины истирают в порошок какую-либо руду. Есть в этой пыли и частицы самых различных размеров и веса. Их нужно разделить — крупные пылинки поместить в один бункер, средние в другой, а самые мелкие — в третий. Делается это для того, чтобы потом легче было выделить полезные вещества.

Способов сортировки придумано немало. У нас в стране этой цели заставили служить и коронный разряд, с которым вы уже знакомы.

На рисунке показан разрез электросепаратора.

Коронирующие провода расположены один над другим в горизонтальной плоскости. Рядом с ними вращается большой металлический барабан. Измельченную породу загружают в бункер, и она попадает между проводами и барабаном. Ионы-буксиры подхватывают частицы этой пыли и влекут их к барабану.

Наиболее крупные пылинки, соприкоснувшись с барабаном, быстро отдают ему свой заряд и тотчас отскакивают и попадают в приемный бункер. Более мелкие частицы держатся на вращающемся барабане дольше и затем попадают в соседний бункер. Самые мелкие пылинки так плотно пристают к гладкой поверхности барабана, что готовы вращаться с ним сколько угодно. Но их насильно разлучают с барабаном. Это делает специальная щетка, расположенная над третьим бункером.

Как видите, плазма помогла просто и надежно рассортировать крупинки вещества по их размерам. Для более точного разделения сыпучих материалов на практике часто применяется несколько ступеней такой сортировки.

Приходилось вам заглядывать внутрь современного большого радиоприемника?

Если приходилось, то вы, наверно, обратили внимание на то, что внутри него установлен не один динамический громкоговоритель, а два, три или даже четыре. Причем некоторые большие, мощные, а другие совсем маленькие.

Для чего устанавливаются в ящик приемника несколько «разнокалиберных» громкоговорителей?

Ответ напрашивается сам: чтобы обеспечить более высокое качество звучания.

Громкоговоритель — это такое устройство, которое преобразует электрические колебания в колебания воздуха, в звук. С этой задачей разные громкоговорители справляются по-разному.

Большой громкоговоритель более добросовестно воспроизводит низкие, басовые звуки. Высокие звуки он воспроизводит очень плохо. Поэтому приходится помещать в ящик маленькие громкоговорители. Радиолюбители называют их «пищалками». Они не могут издавать басовых звуков, зато хорошо воспроизводят высокие.

И все же, несмотря на такое усложнение и удорожание схемы, радиоспециалисты считают, что звучание приемников, магнитофонов и других звуковоспроизводящих устройств нуждается в улучшении. Поиски ведутся в различных направлениях.