第2讲-非均匀电场气隙的击穿

会计学1第2讲-非均匀电场气隙的击穿2汤森德放电理论和流注理论的推导和分析是在均匀电场中进行的，但这两种理论并不局限在均匀电场。S<0.26cm时，按汤森进行，否则按流注。不均匀电场，分为稍不均匀电场和极不均匀电场，稍不均匀电场大部分，按流注机理进行，即不均匀电场几乎全是按流注机理进行。极不均匀电场的分析电极采用棒—棒、棒—板。稍不均匀一般指球状电极。第1页/共14页3一、极不均匀电场中的放电过程（短间隙）1.非自持放电阶段当棒具有正极性时棒极附近电场强度大，产生电子崩，崩头的电子进入棒极，崩尾的正空间电荷积聚在棒的前方，由于正电荷的作用，减少了紧贴棒极附近的电场，而加强了前方的电场。造成棒极附近难以造成流注，使得自持放电、即电晕放电难以形成；而前方却容易产生新的电子崩。第2页/共14页4当棒具有负极性时电子崩中电子离开强电场区后，不再引起电离，正离子逐渐向棒极运动，在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，使电场畸变棒极附近的电场得到增强，因而自待放电条件就易于得到满足、易于转入流注而形成电晕放电；前方的电场削弱使得前方产生电子崩的几率减小。第3页/共14页5当棒具有正极性时由于前方电场加强产生新电子崩，其电子向正棒移动时要经过电场减弱后的正电荷区，形成等离子通道；其尾部的正离子构成等离子通道前方的的正电荷区，于是在等离子通道前方与正电荷区之间又形成弱电场区，以及正电荷区前方的强电场区。

（曲线3）上述过程持续进行，移促进等离子通道进一步发展，逐渐向板极推进2.流注发展阶段第4页/共14页6棒极的强电场区产生大量的电子崩，汇入围绕棒极的正空间电荷，由于此处的电场强度大，等离子体形成困难，电子跑出正电荷区，消失在间隙中。（曲线2）升高电压待前方电场足够强后，发展新电子崩，其正电荷密度增大，棒极附近的强电场区产生的大量电子，与其混合，混合密度越大，导电性越好，电场下降，达到一定程度时，等离子体形成（曲线3），相当于棒极板极推进。当棒具有负极性时第5页/共14页7当等离子通道向板极推进时（不论正负，只是正极推进容易，负极推进困难），由于通道的电压降，前方的电场越来越弱，深入间隙一段距离后，就停止不前了，形成电晕放电或刷状放电，电压越高，等离子通道越长。外电压足够高时，等离子通道逼近板极，电场逐步升高，导致放电加剧，形成正反馈，从而导致间隙完全击穿

极性效应正棒电晕起始电压高，击穿电压低负棒电晕起始电压低，击穿电压高3.放电及极性效应第6页/共14页8二、极不均匀电场中的放电过程（长间隙）1．先导放电1）由于场强逐渐减弱，放电停顿。2）空间电荷汇入等离子区，向根部流动，造成根部热游离。3）热游离的根部电导加大，相当于电阻更小的等离子通道电极代替了原通道的一部分。在头部引起又一次放电过程。第7页/共14页9特点流注根部温度升高热电离过程先导通道电离加强，更为明亮电导增大轴向场强更低发展速度更快长空气间隙的平均击穿场强远低于短间隙第8页/共14页102．主放电当先导通道头部极为接近板极时，间隙场强可达极大数值，引起强烈的电离，间隙中出现离子浓度远大于先导通道的等离子体新出现的通道大致具有极板的电位，在它与先导通道交界处保持极高的电场强度，继续引起强烈的电离高场强区（强电离区）迅速向阳极传播，强电离通道也迅速向前推进，这就是主放电过程。

１——主放电通道２——主放电和先导通道的交界区３——先导通道第9页/共14页11长短间隙放电过程的对比分析均为等离子通道向棒极推进，均在推进到板极附近时由于电场增大的因素导致放电发展加速；长间隙时，由于根部的热电离使得等离子体的密度增大，因而导致放电的二次发展，短间隙不足以产生根部的热电离；长间隙时产生的高密度等离子通道（先导）使得通道接近板及时的电场增大十分显著，从而发生强场电离（主放电），而短间隙时，由于通道的电阻大，压减大，接近板极时的前方电场不足以引起强场电离，只是使流注发展加速，在贯穿电极后，电导电流才足以引起热电离，发展成电弧。第10页/共14页12三、电晕电晕放电现象

电离区的放电过程造成。咝咝的声音，臭氧的气味，回路电流明显增加(绝对值仍很小)，可以测量到能量损失脉冲现象

(a)时间刻度T=125s(b)0.7A电晕电流平均值(c)2A电晕电流平均值第11页/共14页13电晕起始电压和电晕起始场强电晕是一种自持放电形式，起始电压在原理上可由自持放电条件求得

对工程实践有重要意义不利影响：能量损失；放电脉冲引起的高频电磁波干扰；化学反应引