Zur Theorie der kathodischen Entladungsteile eines Lichtbogens

Zusammenfassung

Die Bogenkathode wird zunächst theoretisch unter der Annahme untersucht, daß die Kathode keine Elektronen emittiert. Dabei kann der Bogen wegen der geringen Dicke des Kathodengebietes in radialer Richtung als unendlich aus-. gedehnt angesehen werden. Es ergibt sich, daß man im Kathodengebiet drei Bereiche unterscheiden muß, einWärmeleitungsgebiet, das sich an die Säule anschließt, in dem der Strom fast ausschließlich von den Elektronen getragen wird, und das in dem durchgerechneten Beispiel eines Quecksilberhochdruckbogens einen Spannungsbedarf von etwa 8 Volt hat, einIonisationsgebiet, in dem die Träger erzeugt werden, und das bei einem Spannungsbedarf von der Größenordnung der wirksamen Ionisierungsspannung des Trägergases nach dem Bogen hin den Strom als Elektronenstrom, nach der Kathode hin als Ionenstrom abgibt, und schließlich an der Kathode dasRaumladungsgebiet, in dem die Elektronen vernachlässigt werden können. Der Spannungsbedarf dieses Gebietes nimmt mit der Stromdichte stark ab. Da die beiden ersten Gebiete keine Querstabilität besitzen, schnürt sich infolgedessen die Entladung an der Kathode ein. In dem durchgerechneten Beispiel beträgt der Spannungsbedarf des Raumladungsgebietes bei einer Einschnürung auf ein Zehntel etwa 13 Volt. Die Verhältnisse werden nur unwesentlich geändert, wenn die Kathode Elektronen emittiert. Für die Stabilisierung der Kontraktion sind verschiedene Ursachen verantwortlich. Abschließend werden die Verhältnisse an der Anode untersucht.