气体放电过程分析
气体放电过程
气体放电过程的分析干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体。
这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
依气体压力、施加电压、电极形状、电源频率的不同，气体放电有多种多样的形式。
主要的形式有暗放电、辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电、高频放电等。
20世纪70年代以来激光导引放电、电子束维持放电等新的放电形式，也日益受到人们的重视。
暗放电暗放电主要是非自持放电（但自持放电的某些区域中有暗放电存在）。
关于暗放电的理论是英国物理学家J.S.汤生于1903年提出的，故这种放电也称为汤生放电。
汤生理论的物理描述是：设外界催离素在阴极表面辐照出一个电子，这个电子向阳极方向飞行，并与分子频繁碰撞，其中一些碰撞可能导致分子的电离，得到一个正离子和一个电子。
新电子和原有电子一起，在电场加速下继续前进,又能引起分子的电离,电子数目便雪崩式地增长。
这称为电子繁流（图2）。
气体放电汤生根据上述物理描述，推导出抵达阳极的电子数目n u为式中n0为阴极发射的电子数；d为阴极阳极间距离；α为汤生第一电离系数。
上式表明,电子数目随距离d指数增长。
在一些光电器件中，特意充入一些惰性气体，使光电阴极发射的电子在气体中进行繁流，以得到光电流的放大，提高器件的灵敏度。
放电中产生的正离子最后都抵达阴极。
正离子轰击阴极表面时，使阴极产生电子发射；这种离子轰击产生的次级电子发射，称为r过程。
r过程使放电出现新的特点,这就是：r过程产生的次级电子也能参加繁流。
如果同一时间内，由于r过程产生的电子数,恰好等于飞抵阳极的电子数，放电就能自行维持而不依赖于外界电离源，这时就转化为自持放电。
辉光放电低压气体在着火之后一般都产生辉光放电。
若电极是安装在玻璃管内，在气体压力约为 100帕且所加电压适中时，放电就呈现出明暗相间的 8个区域（图4）。
图中下方的曲线表示光强的分布，按从阴极到阳极的顺序分为7个区。
气体放电研究报告
气体放电研究报告气体放电是一种重要的物理现象，其涉及强电场和气体分子之间的相互作用。
该现象在各种应用中都有广泛的应用，例如照明技术、等离子体技术和放电加工技术等。
因此，研究气体放电对于促进技术发展和实现可持续发展至关重要。
一、气体放电的特征气体放电的主要特征是在气体中形成等离子体。
等离子体是由电离的气体分子和自由电子组成的电中性体系，其特点是具有一定的导电性、化学性和热力学性质。
气体放电的形成过程主要涉及两个方面的过程：电离过程和电子复合过程。
电离过程是指在气体中形成自由电子和离子的过程，它是由电子与分子碰撞而发生的，根据电子吸收的能量不同，电离过程可分为光电离、冷电离和热电离。
电子复合过程是指由自由电子与离子结合的过程，该过程主要是放出光子的过程，这些光子在多数情况下被称为谱线光子。
二、气体放电在光源技术中的应用气体放电在光源技术中有着广泛的应用，例如氙气闪光灯、气体放电管和化学激光器等。
其中，氙气闪光灯是由气体放电产生的一种宽谱辐射源，其光谱范围广，峰值波长集中在253.7nm和184.9nm，具有高辐射强度和发光稳定性的特点。
气体放电管也是由气体放电产生的一种离子化器，它能够将弱信号放大，常用于放大器和谐振器的制备中。
此外，化学激光器则是利用气体放电激发电离的稀有气体，通过不同能量的激活，使气体分子的能级发生变化，从而产生激光。
三、气体放电在等离子体技术中的应用气体放电在等离子体技术中有着广泛的应用，例如等离子体喷雾、等离子体退火和等离子体刻蚀等。
其中，等离子体喷雾是一种将样品溶液产生微细颗粒的技术，其原理是将极化剂和离子源放在气体放电的电子束中，由于强电场和离子与离子之间的碰撞，样品分子被分解成离子和原子，从而形成微细颗粒。
等离子体退火则是将所需材料放在气体放电中，用等离子体的高温等性质退火材料，从而形成装置所需形状的材料。
等离子体刻蚀是将所需材料放在气体放电中，用等离子体的碰撞和物理性质进行刻蚀，从而形成所需的形状和尺寸。
气体放电实验报告
气体放电实验报告
实验目的：
通过气体放电实验，观察气体放电的现象，了解不同气体放电的特点，探究气体放电的原理。
实验步骤：
1. 准备实验仪器：气体放电装置、气体灯管、电源、电压表、电流表等。
2. 按照实验要求选择不同气体灯管，如氢气灯管、氧气灯管、氮气灯管等。
3. 将气体灯管连接到气体放电装置上，接通电源。
4. 调节电源电压和电流，观察气体灯管的放电现象，记录电压和电流值。
5. 重复以上步骤，对不同气体灯管进行实验，比较不同气体放电的特点和现象。
实验结果：
实验结果表明，不同气体放电的特点和现象不同。
在氧气灯管中，放电时会发出红色光芒，氢气灯管中，放电时会发出紫色光芒，氮
气灯管中，放电时会发出紫色光芒和白色光芒。
而且，不同气体的放电电压和电流值也不同。
实验分析：
气体放电现象是气体在电场作用下发生电离，形成等离子体的过程。
当电场强度达到一定值时，气体中的原子或分子会失去或获得电子，形成正负离子对。
这些离子会在电场作用下不断加速，撞击其他原子或分子，继续发生电离，最终形成等离子体。
等离子体的存在使气体灯管中的气体发出了不同的光芒。
不同气体的放电特点和现象与其分子结构和性质有关。
例如，氢气分子中只有一个电子，容易发生电离；氧气分子中的氧原子具有两个未成对电子，易于发生电子跃迁，因此放电时发出红色光芒；氮气分子中的氮原子具有五个未成对电子，放电时发出紫色光芒和白色光芒。
实验结论：
通过气体放电实验，我们了解了气体放电的现象和原理，探究了不同气体放电的特点和现象。
这对我们深入理解等离子体物理学、电子学等领域有着重要的意义。
UNSUENO气体放电过程分析
T / p
其中,T为气体分子温度,p为气体压力 上式表明:温度高,压力小的气体中带电质点的平均行程 大,积累的动能大,易造成气体电离. * 碰撞电离中电子引起的电离占主要地位: 电子:自由行程大,获取的动能大;质量小,弹性碰撞时几乎不 损失动能. 离子:自由行程短,碰撞间获得的动能少;碰撞时损失动能.
(4).自持放电条件
a.电子的空间碰撞系数α 一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰 撞电离数
b.正离子的表面游离系数γ
一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的 电子数 说明: 假设外电离因素在阴极表面产生一个自由电子,该电 子到达阳极的过程是α过程,导致电子总数增加,且形成多个 正离子;正离子到达阴极表面产生γ过程,又释放出更多的电 子,这些电子又在电极空间产生α过程……如此循环.
一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态
变压器相间 绝缘以气体作为 绝缘材料
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• •
2 不同条件下,气体放电有多种不同外形: 书P8 表1-1 气体放电的主要外形形式 辉光放电 电晕放电 刷状放电 火花放电 电弧放电 见下图 放电外形示意图
辉光放电
电晕放电
1.1.2 带电质点的产生
电流又再随电压的增 大而增大.说明出现的新 的电离因素—电子的碰撞 电离.
外施电压<UC,间隙电 流小,取消外电离因素(光 照射),电流也消失(非自 持放电) c点:电流急剧突增 电压到达UC后,气体发生强 烈电离,只靠电场作用可自 行维持,不需要外电离因素 (自持放电)
UC:击穿电压.
均匀电场中气体的 伏安特性
气体放电管发光原理
气体放电管发光原理引言：气体放电管是一种利用气体放电产生发光现象的器件，广泛应用于照明、显示和通信领域。
本文将介绍气体放电管的发光原理，包括气体放电产生的基本过程、发光机制以及不同气体放电管的特点和应用。
一、气体放电的基本过程气体放电是指在气体中加入适当的电压，使气体分子或原子发生电离的现象。
当气体放电管两端加上足够的电压时，气体中的分子或原子会被电离，形成正、负离子和自由电子。
这些带电粒子在电场的作用下加速运动，与气体分子或原子碰撞，产生光辐射。
二、气体放电管的发光机制气体放电管的发光机制主要有激发辐射和电子碰撞两种方式。
1. 激发辐射激发辐射是指激发态分子或原子由高能级向低能级跃迁时释放出的能量以光的形式辐射出来。
气体放电管中的气体分子或原子在电场作用下被激发到高能级，当其回到基态时会以光的形式发射出能量。
不同气体的电离能级、激发态能级和跃迁过程不同，因此发射的光谱特性也不同。
2. 电子碰撞电子碰撞是指带电粒子与气体分子或原子碰撞时，能量转移导致发光现象。
带电粒子在碰撞过程中将能量传递给气体分子或原子，使其处于激发态。
随后，激发态分子或原子回到基态时会释放出能量，并以光的形式发射出来。
电子碰撞发光机制主要适用于稀有气体放电管，如氖灯和氩氖混合气体放电管。
三、不同气体放电管的特点和应用不同气体放电管的发光特性和应用各有不同，下面介绍几种常见的气体放电管。
1. 氖灯氖灯是一种利用氖气放电产生红光的气体放电管。
氖灯的发光机制主要是电子碰撞。
氖气分子在电场作用下被激发到亚稳态，然后通过碰撞转移到基态，释放出红光。
氖灯具有高亮度、长寿命和稳定性好的特点，广泛应用于广告招牌、指示灯和装饰照明等领域。
2. 汞灯汞灯是一种利用汞蒸汽放电产生紫外线的气体放电管。
汞蒸汽在电场作用下发生电离和激发，产生紫外线辐射。
紫外线经过荧光粉的转换，产生可见光。
汞灯具有高亮度、高效率和长寿命的特点，被广泛应用于照明、显微镜和光刻等领域。
第二章气体放电的物理过程
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：由于电场不均匀，在电极附近发生的局部放电。
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）一般在常压大气中，Ｅｂ＝３０ｋＶ／ｃｍ，当Ｓ较小为ｃｍ且电场为均匀分布时；Ｅｂ＝５００ｋＶ／ｍ，当Ｓ较大接近ｍ时。
放电：（狭义与广义）气体绝缘的击穿过程。
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。
2015 hyx-第1章 气体放电过程的分析-1.1~1.2
na n0ed /(1 (ed 1)) I a I 0ed /(1 (ed 1)) I a I 0ed /(1 ed )
高电压工程
pd 值较小的情况（汤森理论） 汤逊自持放电判据
1
(e 1) 1
d
e 1
d
d ln
二次电子来源：正离子轰击阴极
3 W kT 2
波尔茨曼常数 1.38×10-23J/K 热力学温度
如，空气的电离能为13.6eV，那么常温300K下， W=1.5*1.38*10-23*300=3.88*10-2eV<< 13.6eV
可见，常温不足以引起空气电离，但电弧中气体温度达数千度 以上，这时动能足够引起碰撞电离。
高电压工程 （4）分级电离
电负性值
4.0 3.0 2.8 2.5
负离子的形成使自由电子数减少，因而对放电发展起 抑制作用。SF6气体含F，其分子俘获电子的能力很强，属 强电负性气体，因而具有很高的电气强度。
高电压工程
带电质点的消失 带电质点会产生，也会消失。
（1）带电质点受电场力的作用流入电极 带电质点与气体分子碰撞后会发生散射，但从宏观上 看是向电极上做宏观运动，在E的作用下，其平均速度达 到某一稳定值。其平均速度为带电质点的驱引速度v=bE， b为迁移率。 电子的迁移率比离子的迁移率大两个数量级，同一种 气体的正负离子迁移率相差不大。 标准参考大气条件下，干燥空气中正负离子的迁移率 分别为1.36和1.87cn*s-1/V*cm-1。
原子中电子在外界因素的作用下可跃迁到能级较高的外层轨道， 称之为激励，所需的能量称为激励能。 原子或分子在激励态再获得能量而发生电离称为分级电离，此 时需要能量Wi-We。 亚稳态寿命，通常10-8s，少量10-4-10-5s。
气体局部放电实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本实验旨在研究气体绝缘设备中局部放电的特性，通过实验观察和分析不同气体介质中局部放电的现象，探究局部放电对气体绝缘性能的影响，为提高气体绝缘设备的安全性和可靠性提供理论依据。
二、实验原理局部放电是指在高压电场作用下，气体介质中出现的电击穿现象。
当电场强度超过气体的击穿场强时，气体介质中的分子会发生电离，产生自由电子和正离子，形成导电通道，从而发生局部放电。
局部放电会对气体绝缘设备的绝缘性能造成损害，甚至引发设备故障。
本实验采用直流高压电源对气体介质施加电场，通过测量放电电流、电压等参数，分析不同气体介质中局部放电的特性。
三、实验设备1. 直流高压电源：输出电压0～30kV，输出电流0～1mA。
2. 电流探头：测量范围0～10mA。
3. 电压探头：测量范围0～30kV。
4. 气体介质：空气、氮气、SF6等。
5. 实验室气瓶：用于存储实验用气体。
6. 电压表、电流表、示波器等测量仪器。
四、实验步骤1. 准备实验用气体：将空气、氮气、SF6等气体分别充入实验室气瓶中，确保气体纯净、无杂质。
2. 安装实验设备：将直流高压电源、电流探头、电压探头等设备连接好，确保连接牢固、接触良好。
3. 选择实验气体：依次选择空气、氮气、SF6等气体作为实验介质，分别进行实验。
4. 施加电场：调整直流高压电源输出电压，使气体介质中的电场强度逐渐增加。
5. 观察放电现象：通过示波器观察放电电流、电压波形，记录放电开始、结束时间，分析放电特性。
6. 数据处理：将实验数据整理成表格，分析不同气体介质中局部放电的特性。
五、实验结果与分析1. 空气介质实验结果显示，空气介质在电场强度较低时，不易发生局部放电；随着电场强度的增加，放电电流、电压逐渐增大，放电频率逐渐降低。
2. 氮气介质实验结果显示，氮气介质在电场强度较低时，局部放电现象与空气介质相似；随着电场强度的增加，放电电流、电压逐渐增大，放电频率逐渐降低。
3. SF6气体介质实验结果显示，SF6气体介质在电场强度较低时，不易发生局部放电；随着电场强度的增加，放电电流、电压逐渐增大，放电频率逐渐降低。
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光游离
由光辐射引起气体原子（或分子）的电离,称为光电离.
光波的能量W决定于其频率f: W = hf = hc/λ
其中,h为普朗克常数,f c λ分别为光波频率,光速,波长. 产生光游离的条件：
hf Wi
即当气体分子受到光辐射时,若光子能量大于气体 分子电离能,则可能引起气体分子的光电离. 书P10 表1-2 气体的电离电位及光电离临界波长
外施电压<UC,间隙电 流小,取消外电离因素(光 照射),电流也消失(非自 持放电) c点:电流急剧突增
均匀电场中气体的 伏安特性
电压到达UC后,气体发生强 烈电离,只靠电场作用可自 行维持,不需要外电离因素 (自持放电)
UC:击穿电压.
(1).非自持放电 去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止 (2).自持放电 不需要外界游离因素存在,放电也能自行维持 下去 (3).电子崩 在电场作用下,电子从阴极向阳极推进而形成的 一群电子.将因碰撞电离使自由电子不断增加的现象 称为电子崩(下图).
结论:
(1)电子崩头部电荷密度大,电离过程强烈,且电 场分布畸变,导致崩头放射大量光子; (2)崩头前后电场增强,有利于分子离子发生激励 现象,其从激励状态恢复正常状态时,放射出光 子; (3)电子崩内部正负电荷区域间电场削弱,有利于 发生复合过程,同样发射出光子. 当外电场较弱时,上述过程不强烈,没有发 生新的现象;当外电场达到击穿场强时,上述过 程十分强烈,电子崩头部形成流注.
第1章 气体放电过程 的分析
第1章 气体放电过程的分析
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
1.1 带电质点与气体放电
1.1.1气体放电的主要形式 辉光放电 、电晕放电 、刷状放电 、火花放电 、 电弧放电 1.1.2 带电质点的产生 •电极空间带电质点的产生 •电极表面带电质点的产生 1.1.3 带电质点的消失 •带电质点受电场力的作用流入电极 •带电质点的扩散 •带电质点的复合
1.1.3 带电质点的消失(去游离)
a.流入电极 带电质点受电场力的作用下,流入电极 迁移率:单位场强下的运动速度 电子迁移率远远大于离子迁移率 同一种气体的正负离子迁移率相差不大 b.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动,从而使 带电质点在空间各处的浓度均匀. 电子质量远小于离子,电子的扩散过程强. c.复合 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子. 质点间相对速度大,复合率就小 电子速度比离子大,正离子与电子复合率小,正负离子复 合率大. d.附着效应 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负离子. 离子的电离能力差,因此气体放电过程中负离子的形成起着 阻碍放电作用.
巴申定律与汤逊理论的关系
前者为后者提供实验结果支持;后者为前者提供理论依据.
pd过大和过小时,放电机理发生变化,汤逊理论不 再适用.
1.3 高气压下均匀电场自持放电的 流注理论
1.3.1 1.3畸变 流注的形成 均匀电场中的自持放电条件 流注理论对放电现象的解释
( P11 表1-3 金属及金属微观结构氧化物的逸出功). 金属表面逸出功比气体电离能小很多, 在气体放电中,电 极表面电离很重要.
金属表面电离
正离子碰撞阴极: 正离子能量传递给阴极, ≥2 金属表面逸出功时发生电离 光电效应: 金属表面受到光照时,光子能量>金属 表面逸出功时,可造成电离 热电子放射: 加热阴极,使电子获取足够动能,克 服金属表面逸出功 强场放射: 在阴极附近施加强电场可使阴极释放 电子.
(4).自持放电条件
a.电子的空间碰撞系数α 一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰 撞电离数 b.正离子的表面游离系数γ
一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的 电子数 说明: 假设外电离因素在阴极表面产生一个自由电子,该电 子到达阳极的过程是α过程,导致电子总数增加,且形成多个 正离子;正离子到达阴极表面产生γ过程,又释放出更多的电 子,这些电子又在电极空间产生α过程……如此循环.
自持放电的物理概念: 一个电子在自己进入 阳极后,可以由α和γ过 程在阴极上产生一个新的 替身,从而无需外电离因 素,放电可继续. 自持放电条件可表达为:
(e 1) 1
综上所述，将电子崩和阴极上的r过程作为气体自持放 电的决定因素是汤逊理论的基础。
S
汤逊理论的实质：
气体间隙中发生的电子碰撞电离是气体放 电的主要原因(电子崩) 二次电子来源于正离子撞击阴极表面逸出 电子，逸出电子是维持气体放电的必要条 件。 所逸出的电子能否接替起始电子的作用是 自持放电的判据。
Wi
3 KT Wi 2
：气体分子的电离能
常温下(T=300K),不足以引起空气的热电离;当发生电 弧放电时,气体温度达到输千度以上,可以导致碰撞电离.
金属表面电离
电子从金属电极(阴极)表面逸出来的过程称为表面游离 使阴极释放电子需要的能量: 逸出功
逸出功与金属的和表面状态有关, 与金属温度无关
因此,在大量实验研究的基础上,提出流注放电理论.
1.3.1 空间电荷对电场的畸变
a图:电子崩发展过程中,电子 移动速度快,正离子相对于电 子可看成静止的,崩头集中电 子,后部为正离子;由于电子的 扩散作用,电子崩横向半径逐 渐扩大----形成半球头的锥体. b图:电子崩过程中,电子数 N 呈指数增加.电子崩的电离过 程集中在头部,空间电荷分布 极不均匀. c图:当电子崩发展到一定程度, 其形成的空间电荷的电场大大 增强. d图:崩头和崩尾的电场增强, 电子崩内正负电荷区域间电场 削弱,合成电场发生明显的畸 变.
Wi
1 2 m Wi 2
：气体原子（或分子）的电离能
即使满足碰撞电离条件,也不一定每次碰撞都 引起电离-----引入”自由行程”概念:
* 自由行程定义:一个质点在每两次碰撞间自由通过的距离. * 平均自由行程λ:众多质点自由行程的平均值
T / p
其中,T为气体分子温度,p为气体压力 上式表明:温度高,压力小的气体中带电质点的平均行程 大,积累的动能大,易造成气体电离. * 碰撞电离中电子引起的电离占主要地位: 电子:自由行程大,获取的动能大;质量小,弹性碰撞时几乎不 损失动能. 离子:自由行程短,碰撞间获得的动能少;碰撞时损失动能.
电子崩的发展过程称为α过程. α称为碰 撞电离系数,定义为一个电子沿电场方向行 经1cm长度,平均发生的碰撞电离次数.若每 次碰撞电离仅产生一个新电子,则α表示在 单位行程内新电离出的电子数. 利用实验测量不同极间距离d与外回路电流 I关系,可以计算α (P14 公式1-9). 标准参考大气条件下空气的α系数与电场 强度E的关系 (P15 图1-6)
不同气体,巴 申曲线上的最低击 穿电压和此时的pd 值各不相同.如空 气的击穿电压极小 值出现在低气压下, 即空气相对密度较 小的情况 下,Ub.min=325V pd=0.55cm.mmHg.
对上图的分析:
击穿电压极小值的右侧: pd增大:(1)极间距离增加,电压不变时,间隙中场强 下降,电离减弱;(2)气压变大,电子自由行程缩短,电子不 易积累能量,电离减弱.由此,所需击穿电压变大 击穿电压极小值的左侧: pd下降:主要是p下降引起,电子自由行程大,积累能量 大,但是空气密度低,气体分子数量太少,碰撞次数少,因此 电离减弱. 结论:高气压和高真空都可以提高击穿电压.
输电线路以气 体作为绝缘材料
变压器相间 绝缘以气体作为 绝缘材料
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2 不同条件下,气体放电有多种不同外形: 书P8 表1-1 气体放电的主要外形形式 辉光放电 电晕放电 刷状放电 火花放电 电弧放电 见下图 放电外形示意图
辉光放电
电晕放电
1.1.2 带电质点的产生 (1) 激发 原子在外界因素作用下,其电子跃迁到能量较高的状态 (2)电离 原子在外界因素作用下,使其一个或几个电子脱离 原子核的束博而形成自由电子和正离子 (3)电离的方式 a.碰撞电离 b.光电离 电极空间带电质点的产生 c.热电离 d.金属表面电离: 电极表面带电质点的产生
α过程:电极空间的电子引起的碰撞电离
二次过程: β过程:正离子从电场获得动能,引起的碰撞电离过程.因
为离子平均自由行程小,获取的动能少;离子质量大,速度 慢,弹性碰撞时易损失动能.因此,由正离子产生的电极空 间碰撞电离作用小,可以忽略不计.
γ过程:在阴极表面发生的,克服金属表面逸出功后形成的
电离. (1)正离子碰撞阴极表面而释放电子(主要); (2)正负离子复合产生的光子在阴极表面引起的电离. γ系数:折算到每个碰撞阴极的正离子中在阴极释放出的 自由电子数.该系数同样可以通过I与电极间距离d的实验 曲线,计算后获取(书P16 公式1-17)
因为大气层的阻挡,阳光到达地面的波长λ ≥290nm, 因 此,普通阳光照射不足以引起气体分子的光电离.
热游离
气体在热状态下引起的电离过程称为热电离
热电离本质:高速运动的气体分子的碰撞电离和光电离, 只不过能量不是来自电场而是气体分子本身的热能.
气体分子平均动能W与分子温度T的关系: W = 3KT/2 其中, K:波茨曼常数, T:绝对温度 产生热游离的条件：
1.3 高气压下均匀电场自持放电的流注理论
在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象
a.击穿过程所需时间,实测值比理论值小10--100倍 b.按汤逊理论,击穿过程与阴极材料有关,然而在大 气压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.
c.按汤逊理论,气体放电应在整个间隙中均匀连续地 发展,但在大气中击穿会出现有分枝的明亮细通道
1.1 带电质点与气体放电
1.1.1 气体放电的主要形式 1.空气在强电场下放电特性 * 气体放电: 气体中流通电流的各种形式统称气体放电. * 气体在正常状态下是良好的绝缘体,在一个立方厘米体 积内仅含几千个带电粒子, * 但在高电压下,气体从少量电荷会突然产生大量的电荷, 从而失去绝缘能力而发生放电现象. * 空气间隙由绝缘状态突变为导体状态的变化,称为击穿. 一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态