青大高電壓ppt課件(參考版)
2025-05-07 18:03本頁面
【正文】 ? p很大或很小時(shí)， α 都比較小。 ?1?設(shè)在 x=0處有 n0個電子沿電力線方向運(yùn)動，行經(jīng) x距離時(shí)還剩下 n個電子未發(fā)生過碰撞 ，再經(jīng)過 dx距離，從未發(fā)生碰撞過的電子數(shù)又將 減少 dn個 ，則在到這一距離中發(fā)生碰撞的電子數(shù)應(yīng)為 ?dxndn ??由上式積分得： ?/0 xenn ??? x=λ時(shí) ， e1=， 即電子的的自由行程 大于 λ的概率為 % ? x=3λ時(shí) ， e3=， 即電子的的自由行程 大于 3λ的概率為 5% ? x=5λ時(shí) ， e5=， 即電子的的自由行程 大于 5λ的概率為 % ?/0 xenn ??說明了自由行程的分布規(guī)律 ?xenn ??0電子逆場強(qiáng)方向行進(jìn)距離x而從未遭遇碰撞的概率 電子實(shí)際自由行程 ≥x的概率 即為了造成碰撞電離， 質(zhì)點(diǎn)在碰撞前必須經(jīng)過 的最小距離 碰撞引起電離的概率 電子如欲產(chǎn)生碰撞電離，必須滿足 eEx ≥ iW ?EUeEW ii ?x ≥ EUx ieenn ?? ?? ??0根據(jù)碰撞電離系數(shù) α 的定義，即可得出： EU ie ?????1pT??當(dāng)氣溫 不變時(shí)， TApp11 ???EBPEA P UEUA peA peeii ??????? ??? 1A、 B是兩個與氣體種類有關(guān)的常數(shù)。 00 ?I只有電子崩的過程（ α過程）發(fā)電不能自持 （ 3） 影響碰撞電離系數(shù) α 的因素 — 氣體的壓強(qiáng)、溫度、場強(qiáng)、電極材料、表面狀態(tài) ? 目的：求碰撞電離系數(shù) α → 碰撞引起的電離概率 → 自由行程的分布規(guī)律 （ 具有統(tǒng)計(jì)性規(guī)律 ） ? 為了便于分析 ， 做以下簡化假定： ? 電子能量＞氣體電離能 ， 每次碰撞都產(chǎn)生電離 ? 每次碰撞后 ， 不論是否發(fā)生電離 ， 電子都失去全部動能 。 danxn到達(dá) 處，電子數(shù)增加到 nx ， dx這 個電子在 的距離中又 產(chǎn)生 個新電子，則有： ndxdnndxdn ???axenn0?n0 ?? x a d xenn 00?設(shè)：初始電子數(shù)為 n0 dnn ?均勻電場中氣隙中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同， α 值不隨 x而變化， 抵達(dá)陽極的電子數(shù)： da enn?0?∴ 途中新增加的 電子數(shù) ： )1(0000 ?????? ? dda ennennnn ??在強(qiáng)電場中出現(xiàn)電子崩的過程也稱 α過程 在整個過程中產(chǎn)生的 正離子數(shù) 為： )1(0 ?den ?? 一個 初始電子走過 x距離后 ， 由本身碰撞電離產(chǎn)生的電子數(shù)是： ? 計(jì)及新產(chǎn)生的子也參加電離過程，則電子數(shù)增加到： ? 若 αx=10 ，則總電子數(shù)： axe ??axeax結(jié)論：由于碰撞電離引起電子崩過程，導(dǎo)致氣隙中電子數(shù)迅速增加。 設(shè)每次碰撞電離只能產(chǎn)生一個電子和一個正離子，則 α就是一個電子在單位長度行程內(nèi)新電離出的電子數(shù)或正離子數(shù)。 隨著電壓升高 ， 發(fā)光層擴(kuò)大 ， 放電電流也逐漸增大 ? 發(fā)生電暈放電時(shí) ， 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 (a) start corona (b) middle corona (c) strong corona 刷狀放電 ? 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(xì)放電通道 ， 稱為刷狀放電 ? 電壓再升高 ， 根據(jù)電源功率而轉(zhuǎn)入火花放電或電弧放電 ， 最后整個間隙被擊穿 ? 如電場稍不均勻 ， 則可能不出現(xiàn)刷狀放電 ， 而由電暈放電直接轉(zhuǎn)入擊穿 一把錘子敲擊釘子的時(shí)候產(chǎn)生的電暈放電 瞬間 ?總結(jié)：氣體放電的不同形式 氣體壓力、電極形狀、電場強(qiáng)度有關(guān) 輝光放電 電弧放電 火花放電 壓力小 真空中 放電電流密度小，放電區(qū)域占放電管電極間整個空間 壓力增大 1個大氣壓以上 放電電流密度大，溫度高，亮而細(xì)長放電弧道，弧道電阻小，似短路 放電回路阻抗大，放電時(shí)斷時(shí)續(xù) 外電路阻抗大，壓降大，間隙多次被擊穿 電暈放電 刷狀放電 極不均勻電場環(huán)境中 空氣間隙電場極不均勻，在電極附近強(qiáng)電場處出現(xiàn)的局部空氣游離發(fā)光現(xiàn)象，電流小，整個空氣間隙并未擊穿，仍能耐受電壓作用 電暈放電后壓力增大，產(chǎn)生刷狀放電 從電暈電極間產(chǎn)生許多明亮的細(xì)小放電通道 壓力再大，整個間隙擊穿，形成電弧放電或火花放電 電力線路和設(shè)備外絕緣 只能出現(xiàn) 電暈放電、刷狀放電、火花放電、電弧放電 自持放電的進(jìn)一步發(fā)展和轉(zhuǎn)變 — 取決于 電場情況 ? 均勻電場 （ 大體均勻電場 ） ? 間隙將被擊穿 ， 此后根據(jù)氣壓 、 外回路阻抗等條件形成輝光放電 、 火花放電或電弧放電 ， 而起始電壓 U0也就是間隙的擊穿電壓 Ub ? 極不均勻電場 ? 當(dāng)放電由非自持轉(zhuǎn)入自持時(shí) ， 在大曲率電極表面電場集中的區(qū)域發(fā)生電暈放電 ， 這時(shí)起始電壓是間隙的電暈起始電壓 ， 而擊穿電壓可能比起始電壓高很多 起始電壓 U0 （非自持 →自持） 均勻場：擊穿電壓 Ub 不均勻場：電暈起始電壓，氣隙仍絕緣，UbU0 極不均勻電場 的放電發(fā)展情況 ? 電壓比較低 ? 棒電極處場強(qiáng)超過臨界值 ， 出現(xiàn)自持放電 ， ? 棒極遠(yuǎn)處場強(qiáng)小 ， 自持放電局限在棒極附近 ， 不能擴(kuò)展 ? 離子復(fù)合時(shí)輻射出光子 ， 有均勻穩(wěn)定的發(fā)光層籠罩電極 ? 電壓提高 ? 電極距離不大：電暈放電 → 整個
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