第3章 气体间隙的击穿强度

第3章 气体间隙的击穿强度
第3章 气体间隙的击穿强度

第二章气体动理论

第二章 气体动理论 1-2-1选择题: 1、处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同,分子的平均平动动能也相同,都处于平衡态。以下说法正确的是: (A )它们的温度、压强均不相同。 (B )它们的温度相同,但氦气压强大于氮气压强。 (C )它们的温度、压强都相同。 (D) 它们的温度相同,但氦气压强小于氮气压强。 2、三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体,其分子数密度n 相同,方均根速率之比4:2:1: : 2 2 2 C B A v v v , 则其压强之比C B A p p p ::为: (A) 1 : 2 : 4 (B) 1 : 4 : 8 (C) 1 : 4 : 16 (D) 4 : 2 : 1 3、一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为T ,气体分子的质量为m . 根据理想气体的分子模型和统计假设,分子速度在x 方向的分量平方的平均值为: (A) 2x v = m kT 3 (B) 2 x v = m kT 331 (C) 2 x v = m kT 3 (D) 2 x v = m kT 4、关于温度的意义,有下列几种说法: (1) 气体的温度是分子热运动平均平动动能的量度. (2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义. (3) 温度的高低反映物质内部分子热运动剧烈程度的不同. (4) 从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度. 上述说法中正确的是 (A ) (1)、(2)、(4) (B ) (1)、(2)、(3) (C ) (2)、(3)、(4) (D) (1)、(3)、(4)

5、两容器内分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则: (A) 两种气体分子的平均平动动能相等. (B) 两种气体分子的平均动能相等. (C) 两种气体分子的方均根速率相等. (D) 两种气体的内能相等. 6、一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子,当该系统处在温度为T 的平衡态时,其内能为 (A) ??? ??++kT kT N N 2523)(21 (B) ??? ??++kT kT N N 252 3 )(2121 (C) kT N kT N 252321+ (D) kT N kT N 2 3 2521+ 7、有一截面均匀的封闭圆筒,中间被一光滑的活塞分割成两边,如果其中的一边装有0.1kg 某一温度的氢气,为了使活塞停留在圆筒的正中央则另一边应装入同一温度的氧气质量为: (A ) kg 16 1 (B) 0.8 kg (C ) 1.6 kg (D) 3.2 kg 8、若室内生火炉以后,温度从15°C 升高到27°C ,而室内的气压不变,则此时室内的分子数减少了: (A) 0.5% (B) 4% (C) 9% (D) 21% 9、有容积不同的A 、B 两个容器,A 中装有单原子分子理想气体,B 中装有双原子分子理想气体。如果两种气体的压强相同,那么这两种气体的单位体积的内能A V E ??? ??和B V E ??? ??的关系为: (A )B A V E V E ??? ????? ??

第二章气体分子运动论的基本概念汇总

第二章?????气体分子运动论的基本概念2013-7-22崎山苑工作室1 2.1物质的微观模型分子运动论是从物质的微观结构出发来阐明热现象的规律的。 一、宏观物体是由大量微粒--分子(或原子)组成的宏观物体是由分子组成的,在分子之间存在着一定的空隙。例如气体很容易被压缩,又如水和酒精混合后的体积小于两者原有体积之和,这都说明分子间有空隙。用20000atm的压强压缩钢筒中的油,结果发现油可以透过筒壁渗出,这说明钢的分子间也有空隙。目前用高分辨率的扫描隧道显微镜已能观察晶体横截面内原子结构的图像,并且能够操纵原子和分子。2013-7-22崎山苑工作室2 2013-7-22崎山苑工作室

二、物体内的分子在不停地运动着,这种运动是无规则的,其剧烈程度与物体的温度有关扩散现象说明:一切物体(气体、液体、固体)的分子都在不停地运动着 在显微镜下观 察到悬浮在液 体中的小颗粒 都在不停地作 无规则运动,

该运动由布朗 最早发现,称 为布朗运动。 2013-7-22崎山苑工作室4 布朗运动的无规则性,实际上反映了液体内部分子运动的无规则性。 所谓“无规则”指的是: 1。由于分子间的相互碰撞,每个分子的运动方向和速率都在不断地改变; 2。任何时刻,在液体或气体内部,沿各个方向运动的分子都有,而且分子运动的速率有大有小。 实验结果:扩散的快慢和布朗运动的剧烈程度都与温度的高低有显著的关系。随着温度的升高,扩散过程加快,悬浮颗粒的运动加剧。 结论:分子无规则运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子的无规则运动就越剧烈。通常把分子的这种运动称为热运动。 2013-7-22崎山苑工作室5 三、分子之间有相互作用力吸引力:由于固体与液体的分子之间存在着相互的吸引力使固体能够保持一定的形状与体积而液体能保持一定的体积。 右图演示实验说明分子之间存在着相互的吸引力 排斥力:固体和液体的很难压缩说明分子之间存在着斥力结论:一切宏观物体都是由大量分子(或原子)组成的;所有的分子都处在不停的、无规则热运动中;分子之间有相互作用力。 2013-7-22崎山苑工作室6 三、分子之间有相互作用力吸引力:由于固体与液体的分子之间存在着相互的吸引力使固体能够保持一定的形状与体积而液体能保持一定的体积。 右图演示实验说明分子之间存在着相互的吸引力

热学(李椿+章立源+钱尚武)习题解答_第二章 气体分子运动论的基本概念

第二章 气体分子运动论的基本概念 2-1 目前可获得的极限真空度为10-13 mmHg 的数量级,问在此真空度下每立方厘米内有多少空气分子,设空气的温度为27℃。 解: 由P=n K T 可知 n =P/KT=) 27327(1038.11033.1101023 213+?????-- =3.21×109(m –3 ) 注:1mmHg=1.33×102 N/m 2 2-2 钠黄光的波长为5893埃,即5.893×10-7 m ,设想一立方体长5.893×10-7 m , 试问在标准状态下,其中有多少个空气分子。 解:∵P=nKT ∴PV=NKT 其中T=273K P=1.013×105 N/m 2 ∴N=6 23375105.5273 1038.1)10893.5(10013.1?=?????=--KT PV 个 2-3 一容积为11.2L 的真空系统已被抽到1.0×10-5 mmHg 的真空。为了提高其真空度, 将它放在300℃的烘箱内烘烤,使器壁释放出吸附的气体。若烘烤后压强增为1.0×10-2 mmHg ,问器壁原来吸附了多少个气体分子。 解:设烘烤前容器内分子数为N 。,烘烤后的分子数为N 。根据上题导出的公式PV = NKT 则有: )(0 110011101T P T P K V KT V P KT V P N N N -=-= -=? 因为P 0与P 1相比差103 数量,而烘烤前后温度差与压强差相比可以忽略,因此 T P 与 1 1 T P 相比可以忽略 1823 2 23111088.1) 300273(1038.11033.1100.1102.11??+???????=?=?---T P K N N 个 2-4 容积为2500cm 3 的烧瓶内有1.0×1015 个氧分子,有4.0×1015 个氮分子和3.3×10-7 g

(完整版)变压器油的击穿电压

变压器油的击穿电压 将电压施加于绝缘油时,随着电压增加,通过油的电流剧增,使之完全丧失所固有的绝缘性能而变成导体,这种现象称为绝缘油的击穿。绝缘油发生击穿时的临界电压值,称为击穿电压,此时的电场强度,称为油的绝缘强度,表明绝缘油抵抗电场的能力。击穿电压U (kV)和绝缘强度E (kV/cm)的关系为 E=U/d (2-26) 式中d-电极间距离(cm)。 纯净绝缘油与通常含有杂质的绝缘油具有不同的击穿机理。 前者的击穿是由于游离所引起,可用气体电介质击穿的机理来解释,即在高电场强度下,油分子碰撞游离成正离子和电子,进而形成了电子崩。电子崩向阳极发展,而积累的正电荷则聚集在阴极附近,最后形成一个具有高电导的通道,导致绝缘油的击穿。 通常绝缘油总是或多或少含有杂质,在这种情况下,杂质是造成绝缘油击穿的主要原因。油中水滴、纤维和其他机械杂质的介电系数ε比油的要大得多(纤维的ε=7,水的ε=80,而变压器油的ε≈2.3),因此在电场作用下,杂质将被吸引到电场强度较大的区域,在电极间构成杂质“小桥”,从而使油的击穿强度降低。如杂质足够多,则还能构成贯通电极间隙的“小桥”,流过较大的泄漏电流,使之强烈发热,并使油和水局部沸腾和气化,结果击穿就沿此“气桥”而发生。

下面分别分析影响绝缘油击穿电压的各主要因素。 (1)测量绝缘油击穿强度时采用的电极材料、电极形状和电极面积对油的绝缘强度有影响。根据试验数据得知,在同样的试验条件下,不同电极材料测量的同种油样绝缘强度的排列顺序为Fe<黄铜

第章气体动理论

第10章 气体动理论题目无答案 一、选择题 1. 一理想气体样品, 总质量为M , 体积为V , 压强为p , 绝对温度为T , 密度为?, 总分子数为N , k 为玻尔兹曼常数, R 为气体普适常数, 则其摩尔质量可表示为 [ ] (A) MRT pV (B) pV MkT (C) p kT ρ (D) p RT ρ 2. 如T10-1-2图所示,一个瓶内装有气体, 但有小孔与外界相通, 原来瓶内温度为300K .现在把瓶内的气体加热到400K (不计容积膨胀), 此时瓶内气体的质量为 原来质量的______倍. [ ] (A) 27/127 (B) 2/3 (C) 3/4 (D) 1/10 3. 相等质量的氢气和氧气被密封在一粗细均匀的细玻璃管内, 并由一 水银滴隔开, 当玻璃管平放时, 氢气柱和氧气柱的长度之比为 [ ] (A) 16:1 (B) 1:1 (C) 1:16 (D) 32:1 4. 一容器中装有一定质量的某种气体, 下列所述中是平衡态的为 [ ] (A) 气体各部分压强相等 (B) 气体各部分温度相等 (C) 气体各部分密度相等 (D) 气体各部分温度和密度都相等 5. 一容器中装有一定质量的某种气体, 下面叙述中正确的是 [ ] (A) 容器中各处压强相等, 则各处温度也一定相等 (B) 容器中各处压强相等, 则各处密度也一定相等 (C) 容器中各处压强相等, 且各处密度相等, 则各处温度也一定相等 (D) 容器中各处压强相等, 则各处的分子平均平动动能一定相等 6. 理想气体能达到平衡态的原因是 [ ] (A) 各处温度相同 (B) 各处压强相同 (C) 分子永恒运动并不断相互碰撞 (D) 各处分子的碰撞次数相同 7. 理想气体的压强公式 k 3 2 εn p = 可理解为 [ ] (A) 是一个力学规律 (B) 是一个统计规律 (C) 仅是计算压强的公式 (D) 仅由实验得出 8. 一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气,若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p 1和p 2,则两者的大小关系是: [ ] (A) p 1> p 2 (B) p 1< p 2 (C) p 1=p 2 (D)不确定的 9. 在一密闭容器中,储有A 、B 、C 三种理想气体,处于平衡状态.A 种气体的分子数密度为n 1,它产生的压强为p 1;B 种气体的分子数密度为2n 1;C 种气体的分子数密度为3 n 1.则混合气体的压强p 为 [ ] (A) 3 p 1 (B) 4 p 1 (C) 5 p 1 (D) 6 p 1 10. 若室内生起炉子后温度从15?C 升高到27?C, 而室内气压不变, 则此时室内的分子数减少了 [ ] (A) % (B) 4% (C) 9% (D) 21% 11. 无法用实验来直接验证理想气体的压强公式, 是因为 T10-1-2图 T 10-1-3图

击穿耐压装置指标

1 影响绝缘材料击穿的主要原因 对于绝缘材料,在不损坏其绝缘性能的情况下施加高电压的过程称为耐压(抗电)试验;在破坏其绝缘时施加高电压的过程称为击穿试验,击穿时的电压值称为击穿电压。电气设备的质量检查是靠耐压试验完成的。若用连续均匀升压或逐级升压方法对厚度为d(mm)的绝缘材料试件施加高电压,当试件击穿时的电压值V(kV)就是击穿电压。试件在击穿时每单位厚度上所承受的电压值,或试 件的击穿电压值与两个电极间试件的平均厚度之比称为击穿强度:E b =V b /d(kV/m m),有的也称为绝缘强度或介质强度。影响介质击穿的主要客观因素有[1][2]: 1.1 施加电压的时间 多数绝缘材料的击穿电压与加电压的时间有关系,击穿电压随加电压的时间加长而明显下降,见图1,基本遵循下述经验公式: 式中,V t ——加电压时间视为无穷长时的最小击穿电压; V i ——加电压后t时刻的击穿电压; a——与材料和试验条件有关的常数; t——加电压的时间。 图1 击穿电压与加电压时间的关系

1.2 温度和湿度 在低温范围,击穿电压随温度的升降变化不大;在较高的温度范围,不管是绝缘材料本身还是周围环境温度升高和湿度增加,击穿电压都下降。对厚材料更为显著,见图2和图3。 图2 击穿电压与温度的关系图3 击穿电压与湿度的关系 1.3 电压频率 交流电压对绝缘材料的考验最严格。随着交频率的增加,击穿电压值下降见图4,这是因为频率增加时介质的热效应也增加,而且加速了局部放电的流破坏过程。 图4 击穿电压与交流频率的关系 在直流电压作用下,试件内部的局部放电过程容易自行衰减,而且介质损耗一般要比在交流电场中小,所以直流击穿电压要比交流击穿电压高。

第四章气体动理论

第四章 气体动理论 2-4-1选择题: 1、处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同,分子的平均平动动能也相同,都处于平衡态。以下说法正确的是: (A )它们的温度、压强均不相同。 (B )它们的温度相同,但氦气压强大于氮气压强。 (C )它们的温度、压强都相同。 (D) 它们的温度相同,但氦气压强小于氮气压强。 2、三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体,其分子数密度n 相同,方均根速率之比 4:2:1::222=C B A v v v , 则其压强之比C B A p p p ::为: (A) 1 : 2 : 4 (B) 1 : 4 : 8 (C) 1 : 4 : 16 (D) 4 : 2 : 1 3、一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为T ,气体分子的质量为m . 根据理想气体的分子模型和统计假设,分子速度在x 方向的分量平方的平均值为: (A) 2 x v =m kT 3 (B) 2x v = m kT 331 (C) 2 x v = m kT 3 (D) 2x v = m kT 4、关于温度的意义,有下列几种说法: (1) 气体的温度是分子热运动平均平动动能的量度. (2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义. (3) 温度的高低反映物质内部分子热运动剧烈程度的不同. (4) 从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度. 上述说法中正确的是 (A ) (1)、(2)、(4) (B ) (1)、(2)、(3) (C ) (2)、(3)、(4) (D) (1)、(3)、(4) 5、两容器内分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则: (A) 两种气体分子的平均平动动能相等. (B) 两种气体分子的平均动能相等. (C) 两种气体分子的方均根速率相等. (D) 两种气体的内能相等. 6、一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子,当该系统处在温度为T 的平衡态时,其内能为 (A) ??? ??++kT kT N N 2523)(21 (B) ??? ??++kT kT N N 2523)(2121

第二章气体放电的物理过程(1)

第二章气体放电的物理过程 本章节教学内容要求: 气体分子的激发与游离,带电质点的产生与消失 汤森德气体放电理论:电子崩的形成,自持放电的条件,帕邢定律。 流注理论:长间隙击穿的放电机理,极性效应,先导放电,雷云放电及电晕。 必要说明:1)常用高压工程术语 击穿:在电场的作用下,由电介质组成的绝缘间隙丧失绝缘性能,形成导电通道。 闪络:沿固体介质表面的气体放电(亦称沿面放电)。 电晕:不均匀电场条件下的气体自持放电现象。 击穿电压(放电电压)Ub(kV):使绝缘击穿的最低临界电压。 击穿场强(抗电强度,绝缘强度)Eb(kV/cm):发生击穿时在绝缘中的最小平均电场强度。Eb=Ub/S(S:极间距离) 放电 辉光放电:当气体压力低,电源容量小时,放电表现为充满整个气体间隙两电极之间的空间辉光,这种放电形式称为辉光放电。 火花放电:在大气压力或更高的压力下,电源容量不大时变现出来的放电。主要表现为:从一电极向对面电极伸展的火花而不是充满整个空间。火花放电常常会瞬时熄灭,接着有突然出现。 电晕放电:在不均匀电场中,曲率半径很小的电极附近会出现紫兰色的放电晕光,并发出“兹兹”的可闻噪声,此种现象称为电晕放电。如不提高电压,则这种放电就局限在很小的范围里,间隙中的大部分气体尚未失去绝缘性能。电晕放电的电流很小。 电弧放电:在大气压力下,当电源容量足够大时,气体发生火花放电之后,便立即发展到对面电极,出现非常明亮的连续电弧,此称为电弧放放电。电弧放电时间长,甚至外加电压降到比起始电压低时电弧依然还能维持。电弧放电电流大,电弧温度高。 电气设备常常以一个标准大气压作为绝缘的情况,这是可能发生的是电晕放电,火花放电或者是电弧放电。 2)常见电场的结构 均匀场:板-板 稍不均匀场:球-球 极不均匀场:(分对称与不对称) 棒-棒对称场 棒-板不对称场 线-线对称场 §2-1气体中带电质点的产生和消失 一.带电粒子的产生(电离过程) 气体中出现带电粒子,才可在电场作用下发展成各种气体放电现象,其来源有两个:一是气体分子本身发生电离,二气体中的固体或液体金属发生表面电离。 激励能:一个原子的外层电子跃迁到较远的轨道上去的现象称为激励,其值为两个能级之间的差值。 电离能:当外界加入的能量很大,使电子具有的能量超过最远轨道的能量时,电子就会

科学计算_Dialectric Breakdown Strength(电介质击穿强度)

Dialectric Breakdown Strength(电介质击穿强度) 数据摘要: These data are the result of a study involving the analysis of performance degradation data from accelerated tests. The response variable is dialectric breakdown strength in kilo-volts, and the predictor variables are time in weeks and temperature in degrees Celcius. The study can be viewed as an 8 by 4 factorial experiment. 中文关键词: 伽马回归,离差模型,击穿强度,电介质, 英文关键词: two-way analysis of variance,nonlinear regression,gamma regression,dispersion modelling,breakdown strength,dialectric, 数据格式: TEXT 数据用途: The data can be used for statistics.

数据详细介绍: Dialectric Breakdown Strength Keywords: two-way analysis of variance, nonlinear regression, gamma regression, dispersion modelling Description These data are the result of a study involving the analysis of performance degradation data from accelerated tests. The response variable is dialectric breakdown strength in kilo-volts, and the predictor variables are time in weeks and temperature in degrees Celcius. The study can be viewed as an 8 by 4 factorial experiment. Variable Description Strength Dialectric breakdown strength in kilovolts Time Duration of testing in weeks (8 levels) Temperature Temperature in degrees Celsius (4 levels) Source

气体动理论(附答案)

气体动理论 一、填空题 1. (本题3分)某气体在温度为T = 273 K时,压强为p=1.0×10-2atm,密度ρ= 1.24×10-2 kg/m3,则该气体分子的方均根速率为____________。(1 atm = 1.013×105 Pa) 答案:495m/s 2. (本题5分)某容器内分子密度为1026m-3,每个分子的质量为3×10-27kg,设其中1/6分子数以速率v=200m/s垂直向容器的一壁运动,而其余5/6分子或者离开此壁、或者平行此壁方向运动,且分子与容器壁的碰撞为完全弹性的。则 (1)每个分子作用于器壁的冲量ΔP=_____________; (2)每秒碰在器壁单位面积上的分子数n0=___________; (3)作用在器壁上的压强p=_____________; 答案:1.2×10-24kgm/s ×1028m-2s-1 4×103Pa 3. (本题4分)储有氢气的容器以某速度v作定向运动,假设该容器突然停止,气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能,此时容器中气体的温度上升0.7K,则容器作定向运动的速度v=____________m/s,容器中气体分子的平均动能增加了_____________J。

(普适气体常量R=8.31J·mol-1·K-1,波尔兹曼常k=1.38×10-23J·K-1,氢气分子可视为刚性分子。) 答案::121 2.4×10-23 4. (本题3分)体积和压强都相同的氦气和氢气(均视为刚性分子理想气体),在某一温度T下混合,所有氢分子所具有的热运动动能在系统总热运动动能中所占的百分比为________。 答案:62.5% 5. (本题4分)根据能量按自由度均分原理,设气体分子为刚性分子,分子自由度为i,则当温度为T时, (1)一个分子的平均动能为_______。 (2)一个摩尔氧气分子的转动动能总和为________。 答案:ikT RT 6. (本题5分)图示的两条曲线分别表示氦、氢两种气体在相同温度T时分子按速率的分布,其中

高电压技术第2章习题答案

第二章液体的绝缘特性与介质的电气强度2-1电介质极化的基本形式有哪几种,各有什么特点? 2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象? 2-3非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区别? 2-4极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系?2-5液体电介质的电导是如何形成的?电场强度对其有何影响?2-6目前液体电介质的击穿理论主要有哪些? 2-7液体电介质中气体对其电击穿有何影响? 2-8水分、固体杂质对液体电介质的绝缘性能有何影响? 2-9如何提高液体电介质的击穿电压?

2-1电介质极化的基本形式有哪几种,各有什么特点? 答:电介质极化的基本形式有 (1)电子位移极化 图(1) 电子式极化 (2)偶极子极化 图(2) 偶极子极化 (a )无外电场时 (b )有外电场时 1—电极 2—电介质(极性分子) 2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象? 答:克劳休斯方程表明,要由电介质的微观参数(N 、α)求得宏观参数—介电常数r ε,必须先求得电介质的有效电场i E 。 (1)对于非极性和弱极性液体介质,有效电场强度 0233r i P E E E εε+=+= 式中,P 为极化强度(0(1)r P E εε=-)。 上式称为莫索缔(Mosotti )有效电场强度,将其代入克劳休斯方程[式(2-11)],得到非极性与弱极性液体介质的极化方程为

01 23r r N εαεε-=+ (2)对于极性液体介质,由于极性液体分子具有固有偶极矩,它们之间的距离近,相互作用强,造成强的附加电场,洛伦兹球内分子作用的电场2E ≠0,莫索缔有效电场不适用。 2-3非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区别? 答:非极性液体和弱极性液体电介质极化中起主要作用的是电子位移极化,偶极子极化对极化的贡献甚微;极性液体介质包括中极性和强极性液体介质,这类介质在电场作用下,除了电子位移极化外,还有偶极子极化,对于强极性液体介质,偶极子的转向极化往往起主要作用。 2-4极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系? 答:(1)温度对极性液体电介质的r ε值的影响 如图2-2所示,当温度很低时,由于分子间的联系紧密,液体电介质黏度很大,偶极子转动困难,所以r ε很小;随着温度的升高,液体电介质黏度减小,偶极子转动幅度变大,r ε随之变大;温度继续升高,分子热运动加剧,阻碍极性分子沿电场取向,使极化减弱,r ε又开始减小。 (2)频率对极性液体电介质的r ε值的影响 如图2-1所示,频率太高时偶极子来不及转动,因而r ε值变小。其中0r ε相当于直流电 场下的介电常数,f>f 1以后偶极子越来越跟不上电场的交变,r ε值不断下降;当频率f=f2 时,偶极子已经完全跟不上电场转动了,这时只存在电子式极化,r ε减小到r ε∞,常温下, 极性液体电介质的r ε≈3~6。 2-5液体电介质的电导是如何形成的?电场强度对其有何影响? 答:液体电介质电导的形成: (1)离子电导——分为本征离子电导和杂质离子电导。设离子为正离子,它们处于图2-5中A 、B 、C 等势能最低的位置上作振动,其振动频率为υ,当离子的热振动能超过邻近分子对它的束缚势垒0u 时,离子即能离开其稳定位置而迁移。 (2)电泳电导——在工程中,为了改善液体介质的某些理化性能,往往在液体介质中

第2章气体动理论

第二章 气体动理论 思考题 2-1 什么是热运动?其基本特征是什么?说明微粒做布朗运动的原因。 答:系统中物质分子运动的剧烈程度随系统温度的升高而加剧,因此,将大量分子的无规则运动叫做分子的热运动。分子热运动的基本特征是分子的永不停息地运动和频繁地相互碰撞。 由于气体分子的热运动,即从微观角度看,气体分子的无规则运动和对微粒的频繁碰撞,是微粒产生布朗运动的原因。 2-2 何谓理想气体?从微观结构来看,它与实际气体有何区别? 答: 所谓理想气体就是指比较稀薄的气体,即平均间距很大的分子集合。具体地讲,理想气体(1)分子本身线度与分子之间的平均距离相比可以忽略不计,分子看作质点;(2)除碰撞的瞬间外,分子与分子、分子与器壁间无相互作用力;(3)分子之间,分子与器壁之间的碰撞是完全弹性的。 而实际气体分子之间有相互作用力,在短程斥力的作用下,实际气体分子不能当着质点来处理,应考虑到其本身体积的大小。实际气体的状态方程和实际气体的等温线和理想气体相比较也有较大的差别。 2-3 若给出一个矩形容器,设内部充有同一种气体,每一个分子的质量为m ,分子数密度为n ,由此可以导出理想气体的压强公式。若容器是一个球形的,压强公式的形式仍然是不变的。请证明之。 答:在球形容器内,分子运动的轨迹如本图中带箭头实线所示。设分子i 的速率为i v ,分子与器壁的碰撞为完全弹性碰撞,分子碰撞器壁只改变分子运动方向,不改变速度的大小,并且,“入射角”等于“反射角”。 对分子i 来说,在每次和器壁的碰撞中,分子对器壁作用的法向冲量为 2cos i mv θ。 该分子每秒钟内与器壁的碰撞次数为2cos i v R θ,所以,该分子每秒内作用在器壁上的作用力为 2 2cos 2cos i i i v mv mv R R θθ?= 对于总数为N 的全部分子(分子是全同的, 每一个分子的质量均为m 。)来说,球形内壁每秒内所受到的总作用力等于 2 1 N i i m F v R ==∑ 由于球形内壁的总面积为24R π,气体的体积为34 3 R π。所以,按照压强的定 义得 思考题2-3用图

击穿电压强度高(10倍于Si)

摘要:随着电?力电?子变换系统对于效率和体积提出更?高的要求,SiC(碳化硅)将会是越来越合适的半导体器件。尤其针对光伏逆变器和UPS应?用,SiC 器件是实现其?高功率密度的?一种?非常有效的?手段。本?文主要介绍SiC技术优点、缺点及??目前应?用层?面的?一些瓶颈。 1.引?言 由于SiC相对于Si的?一些独特性,对于SiC技术的研究,可以追溯到上世界70年代。 简单来说,SiC主要在以下3个?方?面具有明显的优势: ? 击穿电压强度?高(10倍于Si) ? 更宽的能带隙(3倍于Si) ? 热导率?高(3倍于Si) 这些特性使得SiC器件更适合应?用在?高功率密度、?高开关频率的场合。当然,这些特性也使得?大规模?生产?面临?一些障碍,直到2000年初单晶SiC晶?片出现才开始逐步量产。??目前标准的是4英?寸晶?片,但是接下来6英?寸晶?片也要诞?生,这会导致成本有显着的下降。?而相?比之下,当今12英?寸的Si晶?片已经很普遍,如果预测没有问题的话,接下来4到5年的时间18英?寸的Si晶?片也会出现。Vincotech公司?十?几年前就已经采?用SiC?二极管来开发功率模块。SiC?二极管由于其卓越的反向恢复特性,可以有效的减?小它本?身的开关损耗和IGBT的开关损耗。SiC肖特基?二极管虽然已经应?用了很多年,但是还需要进?一步改善价格来获得更??广阔的市场。 最近?几年的主要研究和应?用是基于SiC的有源开关器件,?比如SiC MOSFET和SiC JFET. 从??目前电压等级4Kv以下的应?用来看,SiC MOSET有打败SiC JFET 的势头。SiC MOSFET有着卓越的开关损耗和超?小的导通损耗。SiC MOSFET ?大批量商业化的最?大障碍??目前还是由于其居?高不下的价格。然?而我们还是要综合评估整个系统成本,因为SiC MOSFET还是带来系统整个体积和其他成本的下降。?文本会介绍?一些SiC和Si在效率、损耗?方?面的对?比来证明SiC在?高频应?用上的优势。 2.采?用boost模型,对?比分析SiC和Si器件的损耗 我们来看?一下boost电路。像光伏逆变器的前级升压就会?用到这类电路。下图1是典型的boost电路拓扑。 图1: boost电路拓扑

试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因

1、试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因。答:当两电极间的电压逐渐升高时,放电总是发生在沿固体介质的表面上,此时的沿面闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低很多,其原因是原先的均匀电场发生了畸变。产生这种情况的原因有:(1)固体介质表面不是绝对光滑,存在一定的粗糙程度,这使得表面电场分布发生畸变。(2)固体介质表面电阻不可能完全均匀,各处表面电阻不相同。(3)固体介质与空气有接触的情况。(4)固体介质与电极有接触的状况。/ 2、简要解释小桥理论。答:工程实际中使用的液体电介质不可能是纯净的,不可避免地混入气体(即气泡)、水分、纤维等杂质。这些杂质的介电常数小于液体的介电常数,在交流电场作用下,杂质中的场强与液体介质中的场强按各自的介电常数成反比分配,杂质中场强较高,且气泡的击穿场强低,因此杂质中首先发生放电,放电产生的带电粒子撞击液体分子,使液体介质分解,又产生气体,使气泡数量增多,逐渐形成易发生放电的气泡通道,并逐步贯穿两极,形成“小桥”,最后导致击穿在此通道中发生。/3在测试电气设备的介质损失角正切值时什么时候用正接线,什么时候用反接线;正接线和反接线各有什么特点?答:使用西林电桥的正接线时,高压西林电桥的高压桥臂的阻抗比对应的低压臂阻抗大得多,所以电桥上施加的电压绝大部分都降落在高压桥臂上,只要把试品和标准电容器放在高压保护区,用屏蔽线从其低压端连接到低压桥臂上,则在低压桥臂上调节R3和C4就很安全,而且测量准确度较高。但这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。使用反接线时,即将R3和C4接在高压端,由于R3和C4处于高电位。桥体位于高压侧,抗干扰能力和准确度都不如正接线。现场试验通常采用反接线试验方法。/4、固体电介质的电击穿和热击穿有什么区别?答:固体电介质的电击穿过程与气体放电中的汤逊理论及液体的电击穿理论相似,是以考虑在固体电介质中发生碰撞电离为基础的,不考虑由边缘效应、介质劣化等原因引起的击穿。电击穿的特点是:电压作用时间短,击穿电压高,击穿电压与环境温度无关,与电场均匀程度有密切关系,与电压作用时间关系很小。电介质的热击穿是由介质内部的热不平衡过程所造成的。热击穿的特点是:击穿电压随环境温度的升高按指数规律降低;击穿电压与散热条件有关,如介质厚度大,则散热困难,因此击穿电压并不随介质厚度成正比增加;当电压频率增大时,击穿电压将下降;击穿电压与电压作用时间有关。/6、测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时如何防止被试品反放电烧坏兆欧表?为什么要对被试品充分放电?答:测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时一定要在停止摇动兆欧表之前,先解开被试品的接线。电容量较大的被试品在测完接地电阻时,根据电容充放电的原理,往往会带上大量的电荷,所以必须对其充分放电。7、测量绝缘材料的泄漏电流为什么用直流电压而不用交流电压?答:因为直流电压作用下的介质损失仅有漏导损失,而交流作用下的介质损失不仅有漏导损失还有极化损失。所以在直流电压下,更容易测量出泄漏电流。/8、什么是变压器的主绝缘、匝间绝缘和分级绝缘。答:主绝缘:发电机、变压器各点对地绝缘。匝间绝缘:变压器多匝绕组间的绝缘。分级绝缘:各个不同的电压等级采取不同的绝缘等级。/9、简述汤逊理论和流注理论的异同点,并说明各自的适用范围。答:汤逊理论和流注理论都是解释均匀电场的气体放电理论。前者适用于均匀电场、低气压、短间隙的条件下;后者适用于均匀电场、高气压、长间隙的条件下。不同点:(1)放电外形流注放电是具有通道形式的。根据汤逊理论,气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。(2)放电时间根据流注理论,二次电子崩的起始电子由光电离形成,而光子的速度远比电子的大,二次电子崩又是在加强了的电场中,所以流注发展更迅速,击穿时间比由汤逊理论推算的小得多。(3)阴极材料的影响根据流注理论,大气条件下气体放电的发展不是依靠正离子使阴极表面电离形成的二次电子维持的,而是靠空间光电离产生电子维持的,故阴极材料对气体击穿电压没有影响。根据汤逊理论,阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明,低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响。 10、局部放电是怎样产生的?在电力系统中常用什么方法进行测量,为什么?答:杂质存在导致电场分布不均匀,电压U 达到一定值时,会首先在气泡或杂质中产生放电,既局部放电。局部放电的检测方法:①直接用局部放电检测仪进行测量,用专用的无晕电源设备; ②油色谱分析:主要是检测绝缘油中乙炔气体的含量。/11、自持放电和非自持放电答:必须借助外力因素才能维持的放电称为非自持放电;不需其他任何加外电离因素而仅由电场的作用就能自行维持的放电称为自持放电。/12、吸收比和极化指数答:加压60秒的绝缘电阻与加压15秒的绝缘电阻的比值为吸收比。加压10分钟的绝缘电阻与加压1分钟的绝缘电阻的比值为极化指数。/13、反击和绕击答:雷击线路杆塔顶部时,由于塔顶电位与导线电位相差很大,可能引起绝缘子串的闪络,即发生反击。 雷电绕过避雷线击于导线,直接在导线上引起过电压,称为绕击。/14、保护角答:保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角。 15、极性效应答:在极不均匀电场中,高场强电极的不同,空间电荷的极性也不同,对放电发展的影响也不同,这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同,以及间隙击穿电压的不同,称为极性效应。16、50%冲击放电电压答:工程上采用50%冲击击穿电压(U50%)来描述间隙的冲击击穿特性,即在多次施加同一电压时,用间隙击穿概率为50%的电压值来反映间隙的耐受冲击电压的特性。

第七章 气体动理论(答案)

一、选择题 [ C ]1、(基础训练2)两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内气体的质量ρ的关系为: (A) n 不同,(E K /V )不同,ρ 不同. (B) n 不同,(E K /V )不同,ρ 相同. (C) n 相同,(E K /V )相同,ρ 不同. (D) n 相同,(E K /V )相同,ρ 相同. 【提示】① ∵nkT p =,由题意,T ,p 相同,∴n 相同; ② ∵kT n V kT N V E k 2 3 23==,而n ,T 均相同,∴V E k 相同; ③ RT M M pV mol =→RT pM V M mol ==ρ,T ,p 相同,而mol M 不同,∴ρ不同。 [ B ]2、(基础训练7)设图示的两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子 的速率分布曲线;令() 2 O p v 和() 2 H p v 分别表示氧气和氢气的最概然速率,则 (A) 图中a 表示氧气分子的速率分布曲线; ()2 O p v /() 2 H p v = 4. (B) 图中a 表示氧气分子的速率分布曲线; ()2 O p v /() 2 H p v =1/4. (C) 图中b表示氧气分子的速率分布曲线; ()2 O p v /() 2 H p v =1/4. (D) 图中b表示氧气分子的速率分布曲线; ()2 O p v /() 2 H p v = 4. 【提示】①最概然速率p v =p v 越小,故图中a 表示氧气分子的速率分布曲线; ②23 ,3210(/)mol O M kg mol -=?, 23 ,210(/)mol H M kg mol -=?, 得 ()() 2 2 O v v p p H 14 = [ C ]3、(基础训练8)设某种气体的分子速率分布函数为f (v ),则速率分布在v 1~v 2 区间内的分子的平均速率为

大学物理2-1第八章(气体动理论)知识题目解析

第 8 章 8-1 目前可获得的极限真空为Pa 1033.111-?,,求此真空度下3cm 1体积内有多少个分子?(设温度为27℃) [解] 由理想气体状态方程nkT P = 得 kT V N P =,kT PV N = 故 323 6 1110213300 1038110110331?=?????=---...N (个) 8-2 使一定质量的理想气体的状态按V p -图中的曲线沿箭头所示的方向发生变化,图线的BC 段是以横轴和纵轴为渐近线的双曲线。 (1)已知气体在状态A 时的温度是K 300=A T ,求气体在B 、C 、D 时的温度。 (2)将上述状态变化过程在 T V -图(T 为横轴)中画出来,并标出状态变化的方向。 [解] (1)由理想气体状态方程PV /T =恒量,可得:由A →B 这一等压过程中 B B A A T V T V = 则 60030010 20=?=?= A A B B T V V T (K) 因B C 段为等轴双曲线,所以B →C 为等温过程,则 ==B C T T 600 (K) C → D 为等压过程,则 C C D D T V T V = 30060040 20=?=?= C C D D T V V T (K) (2) 010203040

8-3 有容积为V 的容器,中间用隔板分成体积相等的两部分,两部分分别装有质量为m 的分子1N 和2N 个, 它们的方均根速率都是0υ,求: (1)两部分的分子数密度和压强各是多少? (2)取出隔板平衡后最终的分子数密度和压强是多少? [解] (1) 分子数密度 V N V N n V N V N n 2222111122== == 由压强公式:23 1 V nm P = , 可得两部分气体的压强为 V V mN V m n P V V mN V m n P 323132312022 0222012 011=== = (2) 取出隔板达到平衡后,气体分子数密度为 V N N V N n 2 1+= = 混合后的气体,由于温度和摩尔质量不变,所以方均根速率不变,于是压强为: V V m N N V nm P 3)(3120212 0+= = 8-4 在容积为33m 105.2-?的容器中,储有15101?个氧分子,15104?个氮分子,g 103.37-?氢分子混合气体,试求混合气体在K 433时的压强。 [解] 由 nkT P = V N N N n 3 21++=

GB-T7751987绝缘胶粘带工频击穿强度试验方法中华人民共和国

[GB-T7752-1987]绝缘胶粘带工频击穿强度试验方法 中华人民共和国国家标准 UDC 678.4-41.061:620.178.7 GB 7752-87 绝缘胶粘带工频击穿强度试验方法 Test method for electfric strength of insulating adhesive tape at power frequency 1 适用范围 本标准适用于绝缘胶粘带在连续均匀升压下的工频击穿强度的测定。 2 原理 对试样施加连续均匀升压的工频电压直至击穿,测量击穿时的电压值,该击穿电压值与试样厚度之比为工频击穿强度。 3 试样 3.1 试样长300mm,宽度不小于12mm。 3.2 试样数量为5条。 3.3 试样应清洁、干燥、无缺陷和胶层无显著不均匀的区域。 4 试验仪器 4.1 电极装置如图所示。 电极装置 4.1.1 上下电极应同心。 4.1.2 电极由黄铜或不锈钢制成。电极应清洁、光滑、无凹陷。 4.1.3 上下电极直径均为6mm,两个水平端面的锐边应做成半径为1mm的圆角。 4.1. 4 上电极重量为50g。 4.1.5 电极装置应具有使上下电极同心的结构。 4.1.6 绝缘材料的体积电阻率应大于10(10)欧姆·m。绝缘材料块应能保证在试验时不被击穿。 4.1.7 为防止试样边缘发生飞弧,可用绝缘胶粘带搭接在试样边缘并夹住试样。 4.2 高压击穿装置 4.2.1 试验电压额定值应能满足测量要求。 4.2.2 应能连续以均匀的速度使电压从零开始上升并使击穿发生在10—20s之间。

4.2.3 电压表精度不低于1.5级。 4.2.4 应具有在击穿试样时自动切断电路的断路器。 4.3 测厚仪应符合GB 7125—86《压敏胶粘带厚度测定方法涡流法》中3.1条的要求。 5 试验条件 5.1 试验环境温度为23±2℃,相对湿度为45%~55%。 5.2 试样应在标准条件下停放24h后才能用于试验,但最长停放时间不得超过3个月。 6 试验步骤 6.1 弃去胶粘带最外5层,每隔300 mm取样。 6.2 按GB 7125—86测量每个试样的厚度。 6.3 按图1所示安装试样。 6.4 从零开始连续均匀地升高试验电压,使试样平均在10—20 s之间被击穿。 6.5 在每条试样上测定5点。 7 试验结果 7.1 将每条试样5点击穿电压的中间值按升值次序排列,取其中间值为试样的击穿电压。7.2 击穿强度按下式计算: E=U/d 式中:E——击穿强度,V/m(取两位有效数); U——击穿电压,kV; d——5条试样厚度的算术平均值,mm。 8 试验报告 试验报告应包括以下内容: a.胶粘带牌号,生产厂; b.试验日期; c.试验温度、湿度; d.电极材料; e.每个试样的平均厚度; f.每个试样的击穿电压中间值; g.试验结果; h.其他需要说明的事项。 附加说明: 本标准由上海橡胶制品研究所归口。 本标准由上海橡胶制品研究所负责起草。

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