koronautladning

I den fysiske forklaringen av koronautladning vil vi se på hvordan fenomenet oppstår nær en spiss gjenstand i atmosfæren. Men koronautladning kan også oppstå for eksempel i en tynn gass i et katodestrålerør.

I atmosfæren eksisterer energirike fotoner og partikler i solvinden og i kosmisk stråling fra andre kilder. Dette har betydning for en prosess kalt «elektrisk sammenbrudd» som må skje for at fenomenet koronautladning skal opptre.

Det er også elektriske felter i atmosfæren. De skyldes ujevn fordeling av frie elektriske ladninger i atmosfæren. «Generatoren» er tordenvær der det dannes ispartikler i oppadgående luftstrømmer som transporterer positivt ladde ioner oppover, og gjør at det oppstår et overskudd av positiv ladning i høyere luftlag. I gjennomsnitt er jordas overflate negativt ladet. Dermed opptrer et elektrisk felt rettet nedover, som kan ha en styrke på opptil 100 volt per meter ved jordoverflaten. (Vi er tilpasset dette og merker ikke noe til det.)

I spisse gjenstander kan den negative ladningstettheten være mye større enn gjennomsnittet for jordoverflaten. Derfor er det sterkere elektrisk felt ved spisse gjenstander enn andre steder.

Da kan det opptre en prosess som starter med at et nøytralt atom eller molekyl blir truffet av en energirik partikkel som slår løs et elektron fra molekylet. Da opptrer et fritt elektron og et positivt ion ved den spisse gjenstanden.

Det nedoverrettede elektriske feltet virker på det positive ionet med en kraft rettet nedover og på elektronet med en kraft rettet oppover. Det er også en elektrisk tiltrekningskraft mellom det positive ionet og elektronet. Dersom det elektriske feltet er sterkt nok, kan ionet og elektronet trekkes vekk fra hverandre. Da vil det positive ionet trekkes langsomt nedover mot den spisse gjenstanden, og det mye lettere elektronet får en stor akselerasjon oppover. Elektronet kan da få så stor hastighet at det slår løs nok et elektron fra et molekyl det treffer. Når begge disse treffer nye molekyler og slår løs elektroner fra dem, er det fire frie elektroner. Prosessen eskalerer raskt, og det blir et «skred av frie elektroner» som fører til et «elektrisk sammenbrudd» der gassen nær den spisse gjenstanden blir ionisert.

Ikke alle ione-elektronparene som blir dannet, blir separert av det elektriske feltet. Det skjer også en rekombinasjon av elektroner og positive ioner. Da frigjøres energi i form av elektromagnetisk stråling. Dette kalles «Sankt Elms ild».

Fenomenet koronautladning er beslektet med fenomenet elektrisk lysbue som kan opptre i luft mellom to områder eller elektroder med stor potensialforskjell. Koronautladning knyttes til stråling i de nære omgivelsene ved ett legeme – én elektrode, og er mye svakere enn en lysbue, men den fysiske mekanismen bak de to typene fenomener er den samme.

Koronautladning kan opptre i høyspenningsutstyr som i ledninger for overføring av elektrisk energi. Fenomenet kan også opptre i katodestrålerør, apparater for røntgenfotografering og partikkelakseleratorer. Lekkasjen av ladning på grunn av koronautladninger kan forårsake et uønsket energitap.

Koronautladninger kan også forårsake dannelse av etsende gasser med skadelige virkninger på materialer.

Uheldige virkninger av koronautladning kan begrenses ved hjelp av isolering og ved å produsere elektroder med avrundet form.

Koronautladning har flere kommersielle og industrielle anvendelser:

• Fjerning av uønsket elektrisk ladning fra overflaten av fly.
• Produksjon av ozon.
• Rensing av vann i bassenger.
• Fjerning av uønskede partikler i air condition-systemer.
• Koronautladning benyttes i fotokopiering.
• Kan brukes til å ionisere luft.
• Utnyttes i kirlianfotografering.
• Fenomenet utnyttes i nitrogenlasere.
• Brukes i preparering av prøver som skal undersøkes i massespektrometre.
• Utnyttes ved avkjøling av elektronisk utstyr.

• glimutladning
• gassutladning