【文章內(nèi)容簡介】 出能量 ? 電負(fù)性 氣體： – 具有明顯捕捉自由電子而形成負(fù)離子的氣體 – 親和能大 , 易形成負(fù)離子－強(qiáng)電負(fù)性氣體，如 氧、氟、 SF6 ? 負(fù)離子的形成使自由電子數(shù)減少 ， 對(duì)氣體放電的發(fā)展起抑制作用 氣體中負(fù)離子的形成 表 l3列出了鹵族元素的 電子親合能 與 電負(fù)性 數(shù)值 電負(fù)性 ：一個(gè)無量綱的數(shù)，其值越大表明原子在分子中吸引電子的能力越大 帶電質(zhì)點(diǎn)的消失 （去電離、消電離） 帶電質(zhì)點(diǎn)的消失可能有以下幾種情況： ?帶電質(zhì)點(diǎn)受電場(chǎng)力的作用 流入電極 （中和） ； ?帶電質(zhì)點(diǎn)因擴(kuò)散而 逸出氣體放電空間 ； ?帶電質(zhì)點(diǎn)的 復(fù)合 。 ? 在氣體放電空間 ， 帶電質(zhì)點(diǎn)在一定的電場(chǎng)強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)達(dá)到 某種穩(wěn)定狀態(tài) ， 保持 平均速度 ， 即上述的帶電質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)引速度 （ 遷移速度 ） ： bEv b ?帶電質(zhì)點(diǎn)受電場(chǎng)力的作用 流入電極 中和－ 在電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng)，流入電極中和電量 ? 電子遷移率比離子遷移率大兩個(gè)數(shù)量級(jí) ， 即使在很弱的電場(chǎng)中 ， 電子遷移率也隨場(chǎng)強(qiáng)而變 ? 同一種氣體的正負(fù)離子的遷移率相差不大 標(biāo)準(zhǔn)大氣條件干燥空氣正負(fù)離子： b=、 178。/（ ） b —— 遷移率 帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散 ? 擴(kuò)散： 帶電質(zhì)點(diǎn)從濃度較大區(qū)域轉(zhuǎn)移到濃度較小區(qū)域，從而使帶電質(zhì)點(diǎn)在空間各處的濃度趨于均勻的過程。 ? 原因： 熱運(yùn)動(dòng) ? 擴(kuò)散規(guī)律：與 氣體的擴(kuò)散規(guī)律也是相似的 ? 氣體壓力越高或者溫度越低 ， 擴(kuò)散過程也就越弱 ? 電子擴(kuò)散比離子擴(kuò)散高 3個(gè)數(shù)量級(jí) ?電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于離子 ， 所以電子的熱運(yùn)動(dòng)速度很高 ， 它在熱運(yùn)動(dòng)中受到的碰撞也較少 ， 自由行程大 ， 因此 ， 電子的擴(kuò)散過程比離子的要強(qiáng)得多 帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合 ? 復(fù)合： – 當(dāng)氣體中 帶異號(hào)電荷 的粒子相遇時(shí)，有可能發(fā)生電荷的 傳遞與中和， 還原為分子的過程 。 – 是帶電質(zhì)點(diǎn)在接近時(shí)通過 電磁力 的相互作用完成。 ? 復(fù)合時(shí)把電離時(shí)吸取的電離能通過 光輻射 （ 光子 ） 形式放出 ， 這種光輻射在一定條件下又可能成為導(dǎo)致 光電離的因素 ? 復(fù)合過程要 阻礙放電 的發(fā)展 ， 但在一定條件下又可因復(fù)合時(shí)的光輻射 加劇放電 的發(fā)展 。 與電離相反的 物理過程 ? 復(fù)合率： 一定空間內(nèi)帶電質(zhì)點(diǎn)由于復(fù)合而減少的速度 ? 正負(fù)電荷的濃度 越大 ， 復(fù)合率越大 ? 參加復(fù)合的質(zhì)點(diǎn)的 相對(duì)速度 越大 ， 相互作用時(shí)間越短 ， 復(fù)合率越小 ? 分類 – 電子復(fù)合： ?發(fā)生在 電子 和 正離子 之間，產(chǎn)生一個(gè)中性分子； – 離子復(fù)合 ： ?發(fā)生在 正離子 和 負(fù)離子 之間，產(chǎn)生兩個(gè)中性分子。 – 放電過程中絕大多數(shù)是 正、負(fù)離子之間復(fù)合 ，參加復(fù)合的電子絕大多數(shù)先形成負(fù)離子再與正離子復(fù)合。 小結(jié)：氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生和消失 電子碰撞電離 正離子碰撞電離 碰撞電離 光電離 熱電離 空間電離 表面電離 負(fù)離子的形成 正離子碰撞陰極 光電效應(yīng) 強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射 熱電子發(fā)射 電場(chǎng)作用下氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的定向運(yùn)動(dòng) 帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散 帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合 帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生 帶電質(zhì)點(diǎn)消失 氣體放電發(fā)展過程 1. 氣體間隙中 帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生 和 消失 是氣體放電的一對(duì)基本矛盾，氣體放電的發(fā)展和終止取決于這兩個(gè)過程誰占主導(dǎo)地位。 2. 強(qiáng)電場(chǎng)下，氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生形式可以分為空間電離和表面電離。它們都與外界供給的能量有關(guān)， 能量的形式主要是電場(chǎng)能、光輻射和熱能 ，而能量的傳遞靠電子、光子或氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)，其傳遞的過程主要是碰撞，它是造成氣體分子電離的有效過程。 ★ 常用高壓工程術(shù)語 擊穿： 在電場(chǎng)的作用下，由電介質(zhì)形成的絕緣間隙，喪失絕緣 性能，形成導(dǎo)電通道的過程， 放電： 氣體絕緣的擊穿過程 閃絡(luò)： 沿固體介質(zhì)表面發(fā)展的氣體放電（亦稱沿面放電） 電暈： 由于電場(chǎng)不均勻，在電極附近發(fā)生的局部電離放電 擊穿（放電）電壓Ｕ b（ｋＶ）： 使絕緣擊穿的最低臨界電壓 擊穿場(chǎng)強(qiáng)（抗電強(qiáng)度，絕緣強(qiáng)度）Ｅ b（ｋＶ／ｃｍ）： 發(fā)生擊穿時(shí)在絕緣中的最小 平均電場(chǎng)強(qiáng)度。 Eb ＝Ｕ b／ d（ d：極間距離） 均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)示意圖 電子崩與湯遜理論 氣體放電 現(xiàn)象與規(guī)律 因 氣體的種類、氣壓和間隙中電場(chǎng)的均勻度 而異。 但氣體放電都有從 電子碰撞電離 開始發(fā)展到電子崩 的階段。 a Ua b Ub c Uc 空氣中電流和電壓的關(guān)系 V A 平行板電極實(shí)驗(yàn)（湯遜， Townsend)： E 0 I U S U0 自持放電區(qū) 非自持放電區(qū) （ 1）非自持放電和自持放電的不同特點(diǎn) 放電的電子崩階段 隨著 E增大，氣隙中的初始帶電粒子向電極運(yùn)動(dòng)的 速度加快而導(dǎo)致復(fù)合數(shù)減少 ，表現(xiàn)為 I隨 U的提高而增大。 圖 1－ 3 氣體間隙中電流與外施電壓的關(guān)系 （ 1）在 IU曲線的 OA段： 外界電離因子產(chǎn)生的帶電粒子幾乎能全部抵達(dá)電極，電流 趨于飽和 ，飽和電流值很小，氣體仍處于 良好的絕緣狀態(tài) ， 這時(shí)， 電流值僅取決于外電離因素的強(qiáng)弱而與電壓無關(guān) （ 2）在 IU曲線的 AB段： I隨著 U的提高而增大，表明此時(shí)電場(chǎng) E足夠大，使電子積累足夠的動(dòng)能造成碰撞電離的發(fā)生，出現(xiàn)電子崩 ，隨著 E增大，碰撞電離愈激烈，帶電粒子數(shù)目呈指數(shù)增長，電流增大更快； （ 3）在 IU曲線的 BC段