第1章 放电外形 汤逊放电 巴申定律 电晕放电_667509024

1、1本章核心概念：碰撞电离、自持放电、汤逊放电、巴申定律、电晕放电、电子崩、流注、先导、极性效应、长间隙放电1.1 带电质点与气体放电1.2 低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律1.3 高气压下均匀电场自持放电的流注理论1.4 高气压下不均匀电场气体击穿的发展过程第1章气体放电过程的分析2放电外形1.1 带电质点与气体放电低气压辉光放电球3霓虹灯中的辉光放电 还有大量精心拍摄的雷闪放电照片 不妨搜来看看5还有大量人工制造的高压放电精美图片， 不妨搜来看看67高场强电极处的电晕放电 电晕放电8为观察放电，高压试验大厅一般都没有窗户 910绝缘子间隙的闪络(右)及闪络前的刷状放电(左)11空

2、气间隙击穿 电弧放电 12绝缘子沿面污秽闪络 电弧放电 平均自由行程 l13带电质点的消失：受电场力作用流入电极、带电质点的扩散、带电质点的复合电极表面带电质点的产生：正离子碰撞阴极、光电离、热电离、强场发射电极空间带电质点的产生：碰撞电离、光电离、热电离1.1 带电质点与气体放电14 20世纪初，英国物理学家J.S.Townsend根据大量实验，提出了 基于碰撞电离的气体放电理论 在汤逊理论提出之前，德国物理学家F.Paschen从大量的实验 中总结出了气体间隙击穿电压的巴申定律1.2.1 汤逊理论自持放电、电子崩及碰撞电离系数a、g过程与自持放电条件1.2.2 巴申定律与均匀电场击穿电压巴

3、申定律、均匀电场的击穿电压1.2.3 汤逊理论的适用范围1.2 低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律John Sealy Townsend (18681957)15Works:The Theory of Ionisation of Gases by Collision (1910)Motion of Electrons in Gases (1925) Electricity and Radio Transmission (1943) Electromagnetic Waves (1951)At the Cavendish laboratory, he studied under J.

4、J. Thomson. He developed the Townsends collision theory.Townsend supplied important work to the electrical conductivity of gases (Townsend discharge circa 1897).The phenomenon of the electron avalanche was discovered by him, and is known as the Townsend discharge. 电子崩中带电电荷的增殖示意图 电子碰撞电离系数a161.2.1汤逊理论

5、自持放电、电子崩及碰撞电离系数a、g过程与自持放电条件 电子崩中电荷分布示意图 实际拍摄的电子崩17自持放电条件g ed =1 a18I = I0 e a dI = I0 e a d /(1-g e a d )1.2.1汤逊理论自持放电、电子崩及碰撞电离系数a、g过程与自持放电条件阴极表面气体间隙中阳极表面形成(eadead个电子进入第1周期一个电子逸出-1)个正离子g(ead -1)个电子g(eadg(ead-1)ead个电子-1)2个正离子第2周期g2(eadg2(eadg2(ead-1)2ead个电子-1)2个电子-1)3个正离子第3周期19自持放电条件g(ead-1) = 1或g e

6、a d = 1，或ad= ln 1g1.2.1汤逊理论自持放电、电子崩及碰撞电离系数a、g过程与自持放电条件Friedrich Paschen (18651947)20During the war he had the Chinese scientist He Zehui to stay at his house and she became like a daughter to him.Friedrich Paschen was known for his work on electrical discharges. He established the now widely used Pa

7、schen curve. Paschens Law is named after Friedrich Paschen who discovered it empirically in 1889. 1.2.2巴申定律与均匀电场击穿电压 实验求得的均匀电场不同气体间隙的Ub = f (pd)曲线21221.2.1 汤逊理论自持放电、电子崩及碰撞电离系数a、g过程与自持放电条件1.2.2 巴申定律与均匀电场击穿电压巴申定律、均匀电场的击穿电压1.2.3 汤逊理论的适用范围1.2 低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律对平板间隙，保持电压不变，仅仅降低气压， 会怎样？气压电压时间23时气压电压时

8、间24不放电 时辉光放电 通道放电 不放电 气压电压时间25不放电 时辉光放电 通道放电 不放电 261.3 高气压下均匀电场自持放电的流注理论1.3.1 空间电荷对电场的畸变1.3.2 流注的形成正流注的形成、负流注的形成1.3.3 均匀电场中的自持放电条件自持放电条件 g ead = 1 1.3.4 流注理论对放电现象的解释1.2 低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律自持放电条件g (ead -1)= 1或g ead = 1 1.3.1 空间电荷对电场的畸变27初始电子崩及 空间光电离引发的二次电子崩电场畸变程度取决于电子崩中电子数 1.3.2 流注的形成1初始电子崩(主电子崩)；

9、2二次电子崩；3流注 正流注的形成与发展 正流注的发展速度约(1-2)108 cm/s，电子崩约1.25107cm/s 28流注的自持放电条件：电子崩头部电子数达到一定数量，对电场的畸变达到一定程度1初始电子崩(主电子崩)2二次电子崩 3流注 负流注的发展速度约(0.7-0.8)108 cm/s，也比电子崩快得2多9负流注的形成与发展换一个说法的流注自持放电条件：电子崩中电子总数达到一定数量303132棒-板间隙中的先导与前部流注示意图及实拍照片 1.3.4 流注理论对放电现象的解释实验求得的均匀电场不同气体间隙的Ub = f (pd)曲线33流注自持放电条件即：ead = 1/ g也就是g

10、ead = 1 此处g 与前述 g 物理意义不同，数值上也相差极大在广阔的pd范围内，间隙击穿电压都服从U形曲线的规律341.1 带电质点与气体放电1.2 低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律1.3 高气压下均匀电场自持放电的流注理论1.4 高气压下不均匀电场气体击穿的发展过程1.4.1 电场不均匀程度的划分均匀场、稍不均匀场、极不均匀场。电场不均匀系数f = Emax / Eav1.4.2 极不均匀电场气体的电晕放电1.4.3 极不均匀电场的极性效应1.4.4 长间隙击穿过程1.4.5 稍不均匀电场的自持放电条件与极性效应 1.4.2 极不均匀电场气体的电晕放电电晕起始电压、电晕起始场强Ed35电极空间各点场强相差很大仅局部区域达到碰撞电离条