均勻電場中的氣體擊穿-資料下載頁
2025-04-30 22:36本頁面
【正文】 附近強場區(qū)域內(nèi)形成電子崩，電子崩頭部的電子被棒極中和，在棒極附近空間留下許多正離子， ? 積聚起的正空間電荷，減少了緊貼棒極附近的電場，而略微加強了外部空間的電場，棒極附近難以造成流注，使得自持放電、即 電暈放電難以形成 E0— 原電場 ； Eq— 空間電荷電場 ； E— 合成電場 E0 (c) E=E0+Eq E0 E Eq x (a) (b) Eq Eq － － 不 均勻電場中氣體的擊穿 極不均勻電場中的放電過程 ② 流注發(fā)展階段 ? 電子崩進入棒電極，正電荷留在棒尖 加強了 前方（板極方向）的電場； ? 電場的加強對形成流注發(fā)展有利。頭部前方產(chǎn)生新電子崩，吸引入流注頭部正電荷區(qū)內(nèi)，加強并延長流注通道； ? 流注及其頭部的正電荷使強電場區(qū)向前移，促進流注通道進一步發(fā)展，逐漸向陰極推進，形成正流 注 E0— 原電場 ； Eq— 空間電荷電場； E— 合成電場 E0 (c) E=E0+Eq E0 E Eq x (a) (b) Eq Eq － － ⑴ 正極性（正棒 — 負板） 正空間電荷 （正極性） 削弱棒極附近電場 棒極附近難以形成流注， 起始電暈電壓高 加強了正空間電荷外部朝向板極的電場 有利于流注向間隙深處發(fā)展，故其 擊穿電壓低 正空間電荷積聚，削弱了電離 積聚的正空間電荷在間隙深處加強電場 ⑴ 正極性（正棒 — 負板） ⑵ 負極性（負棒 — 正板） ① 非自持放電階段 ? 電子崩中電子離開強電場區(qū)后，難以再引起電離，正離子逐漸向棒極運動，在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，使電場畸變 ? 棒極附近的電場得到增強，因而自待放電條件就易于得到滿足， 易于轉(zhuǎn)入流注而形成電暈放電 E0— 原電場 ； Eq— 空間電荷電場 ；E— 合成電場 E=E0+Eq (c) E0 E Eq x (a) (b) E0 ＋ ＋ Eq Eq ② 流注發(fā)展階段 ? 電子崩由強場區(qū)向弱場區(qū)發(fā)展，對電子崩發(fā)展不利。棒極前的正電荷區(qū)消弱了前方（陽極方向）空間的電場，使流注發(fā)展不利 ? 等離子體層前方電場足夠強后，發(fā)展新電子崩，形成了大量二次電子崩，匯集起來后使得等離子體層向陽極推進， 形成負流注 E0— 原電場 ； Eq— 空間電荷電場 ；E— 合成電場 E=E0+Eq (c) E0 E Eq x (a) (b) E0 ＋ ＋ Eq Eq ⑵ 負極性（負棒 — 正板） 正空間電荷 （負極性） 加強棒極附近電場 棒極附近易于形成流注， 起始電暈電壓低 削弱了正空間電荷外部朝向板極的電場 不利于流注向間隙深處發(fā)展，放電發(fā)展困難，故其 擊穿電壓高 正空間電荷積聚，加強了電離 積聚的正空間電荷在間隙深處減弱電場 ⑵ 負極性（負棒 — 正板） ? 結(jié)論 正極性 （正棒 — 負板） 負極性 （負棒 — 正板） 電暈起始電壓 高 低 間隙擊穿電壓 低 高 在相同氣隙下 放電進一步發(fā)展 ? 外電壓較低時， 流注通道深入間隙一段距離后，就停止不前了，形成 電暈放電或刷狀放電 ? 外電壓足夠高時， 流注通道將一直達到另一電極，從而導致間隙 完全擊穿 （ 3） 間隙距離較長 先導的形成與發(fā)展 ? 通道根部的電子最多 —— 流注根部溫度升高 —— 出現(xiàn)熱電離—— 先導通道（ 具有熱電離過程的通道 ）。 ? 新的電離過程使 電離加強 ，電導增大，從而加大了其頭部前沿區(qū)域中的場強，引起新的流注，導致先導通道不斷伸長。 66 流注根部溫度升高 熱電離過程 先導 通道 電離加強，更為明亮 電導增大 軸向場強更低 發(fā)展速度更快 長空氣間隙的平均擊穿場強遠低于短間隙 （ 4） 間隙距離較長 主放電過程 ?先導頭部達到板極。小間隙中的高場強引起強烈電離，帶電粒子濃度高。 ?強電離區(qū)迅速向陽極傳播 —— 主放電過程。 ?主放電通道貫穿電極間隙 —— 擊穿。 特點： 由于頭部場強極大，所以主放電通道發(fā)展速度及電導都遠大于先導通道。 長間隙放電：電暈放電、先導放電、主放電 。 68 １ —— 主放電通道 ２ —— 主放電和先導通道的交界區(qū) ３ —— 先導通道 69 負地閃發(fā)展過程 70 Development of a leader(110) and main discharge 71 謝 謝！ 課程回顧 ?氣體放電的主要形式 1. 輝光放電 ? 氣體壓力不大，電源功率很小 （放電回路中串入很大阻抗）時，外施電壓增到一定值后，回路中電流突增至明顯數(shù)值，管內(nèi)陰極和陽極間整個空間忽然出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象。 ? 特點： 放電電流密度較小，放電區(qū)域通常占據(jù)了整個電極間的空間。如霓虹管中的放電。 課程回顧 ?氣體放電的主要形式 2. 電暈放電 ? 電極曲率半徑很小或電極間距離很遠，即電場極不均勻，則當電壓升高到一定值后，首先緊貼電極在電場最強處出現(xiàn)發(fā)光層，回路中出現(xiàn)用一般儀表即可察覺的電流。隨著電壓升高，發(fā)光層擴大，放電電流也逐漸增大 ? 特點： 發(fā)生電暈放電時，氣體間隙的大部分尚未喪失絕緣性能，放電電流很小，間隙仍能耐受電壓的作用 ? 電場極不均勻情況下，如電壓繼續(xù)升高，從電暈電極伸展出許多較明亮的細放電通道，稱為 刷狀放電 74 課程回顧 ?氣體放電的主要形式 3. 電弧放電 ? 減小外回路中的阻抗，則電流增大，電流增大到一定值后，放電通道收細，且越來越明亮，管端電壓則更加降低，說明通道的電導越來越大 ? 特點： 電弧通道和電極的溫度都很高，電流密度極大，電路具有短路的特征 75 4. 火花放電 ? 當外回路中阻抗很大，限制了放電電流時，電極間出現(xiàn)貫通兩極的斷續(xù)的明亮細火花 。（大氣條件下） ? 特點： 具有收細的通道形式，并且放電過程不穩(wěn)定 課程回顧 ?氣體放電的主要形式
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