第二章气体放电的物理过程
高电压技术第二章-气体放电
各种粒子在气体中运动时不断地互相碰撞，任一粒子在1cm的 行程中所遭遇的碰撞次数与气体分子的半径和密度有关。 单位行程中的碰撞次数n的倒数 长度。 即为该粒子的平均自由行程
处于电场中的带电质点，在电场E的作用下，沿电场方向不断得到加速并积 累动能。当具有的动能积累到一定数值后，在与其气体原子或分子发生碰撞时， 可以使后者产生游离。由碰撞而引起的游离称为碰撞游离。 电子在场强为E的电场中移过x距离时获得的动能为：
第二章 气体放电的基本物理过程
一、碰撞电离[ionization by collision] ：
4 火花放电[spark discharge ] 定义：放电间隙反复击穿时，在气体间隙中形成贯通两极的断断续续的不稳
定的明亮细线状火花，这种放电形式称为火花放电。
在通常气压下，当在曲率不太大的冷电极间加高电压时，若电源供给的功率不太 大，就会出现火花放电，火花放电时，碰撞电离并不发生在电极间的整个区域内， 只是沿着狭窄曲折的发光通道进行，并伴随爆裂声。由于气体击穿后突然由绝缘 体变为良导体，电流猛增，而电源功率不够，因此电压下降，放电暂时熄灭，待 电压恢复再次放电。所以火花放电具有间隙性。雷电就是自然界中大规模的火花 放电。
第二章 气体放电的基本物理过程
B. 放电[discharge] 定义：放电指的是电气设备绝缘有电流流过的现象，从带电到不带电的过程。
高电压技术课件 第二章 气体放电的物理过程
有些气体形成负离子时可释放出能量。这类气体容易 形成负离子，称为电负性气体（如氧、氟、SF6等）
负离子的形成起着阻碍放电的作用
15
5、金属（阴极）的表面电离
阴极发射电子的过程 逸出功 ：金属的微观结构 、金属表面状态
41
4、击穿电压、巴申定律
根据自持放电条件推导击穿电压 ，先推导 的计算式
设电子在均匀电场中行经距离x而未发生碰撞，则此时电子 从电场获得的能量为eEx，电子如要能够引起碰撞电离， 必须满足条件
eEx Wi 或 Ex Ui
只有那些自由行程超过xi＝Ui／E的电子，才能与分子发生
碰撞电离
若电子的平均自由行程为，自由行程大于xi的概率为
正、负离子间的复合概率要比离子和电子间的复合概 率大得多。通常放电过程中离子间的复合更为重要
一定空间内带电质点由于复合而减少的速度决定于其 浓度
21
§2.2 气体放电机理
气体放电的概述 汤逊放电理论 流注放电理论
22
一、气体放电的概述
（一）气体放电的主要形式
根据气体压强、电源功率、电极形状等因素的不同 ，击穿后气体放电可具有多种不同形式。利用放电 管可以观察放电现象的变化
Ub
f
2
pS T
电子的质量远小于离子，所以电子的热运动速度很高 ，它在热运动中受到的碰撞也较少，因此，电子的扩 散过程比离子的要强得多
20
3、带电质点的复合
正离子和负离子或电子相遇，发生电荷的传递而互相 中和、还原为分子的过程
在带电质点的复合过程中会发生光辐射，这种光辐射 在一定条件下又可能成为导致电离的因素
高电压技术复习总结
第2章气体放点的基本物理过程（这章比较重要,要记得知识点很多，要认真看）在第二章标题下面有一句话“与固体和液体相比·········”(1.电离是指电子脱离原子的束缚而形成自由电子、正离子的过程．电离是需要能量的，所需能量称为电离能Wi(用电子伏eV表示,也可用电离电位Ui=Wi/e表示)2。
根据外界给予原子或分子的能量形式的不同，电离方式可分为热电离、光电离、碰撞电离（最重要）和分级电离。
3.阴极表面的电子溢出：（1）正离子撞击阴极：正离子位能大于2倍金属表面逸出功。
（2)光电子发射：用能量大于金属逸出功的光照射阴极板。
光子的能量大于金属逸出功. （3)强场发射：阴极表面场强达到106V/cm（高真空中决定性）(4)热电子发射：阴极高温4。
气体中负离子的形成：电子与气体分子或原子碰撞时，也有可能发生电子附着过程而形成负离子，并释放出能量(电子亲合能）。
电子亲合能的大小可用来衡量原子捕获一个电子的难易,越大则越易形成负离子。
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。
5.带点质点的消失:（1)带电质点的扩散：带电质点从浓度较大的区域向浓度较小的区域的移动，使带电质点浓度变得均匀.电子的热运动速度高、自由行程大,所以其扩散比离子的扩散快得多。
(2)带电质点的复合：带异号电荷的质点相遇，发生电荷的传递和中和而还原为中性质点的过程，称为复合。
带电质点复合时会以光辐射的形式将电离时获得的能量释放出来,这种光辐射在一定条件下能导致间隙中其他中性原子或分子的电离。
6。
气体间隙中电流与外施电压的关系：第一阶段：电流随外施电压的提高而增大，因为带电质点向电极运动的速度加快复合率减小第二阶段：电流饱和，带电质点全部进入电极，电流仅取决于外电离因素的强弱(良好的绝缘状态）第三阶段：电流开始增大，由于电子碰撞电离引起的电子崩第四阶段自持放电：电流急剧上升放电过程进入了一个新的阶段（击穿)外施电压小于U0时的放电是非自持放电.电压到达U0后，电流剧增,间隙中电离过程只靠外施电压已能维持，不再需要外电离因素.自持放电7.电子碰撞电离系数α：代表一个电子沿电力线方向行经1cm时平均发生的碰撞电离次数。
气体放电的物理过程
一、极不均匀 电场中的放电 过程（短间隙）
”
0 1 非自持放电阶段
0 2
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。
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
流注发展阶段
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
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
长短间隙放电 过程的对比分
析
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。
气体放电的基本物理过程
1 2
mv2
eEx
Wi
条件：x Ui E
高速运动的质点与中性的原子或分子碰撞时，如原 子或分子获得的能量等于或大于其电离能，则会发 生电离，这种由碰撞而引起的电离称为碰撞电离。
高电压工程基础
（1）碰撞电离
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：一个质点在每两次碰撞间自由通过的平均距离。
带电质点的复合 带异号电荷的质点相遇，发生电荷的传递和中和而
还原为中性质点的过程，称为复合。带电质点复合时会以 光辐射的形式将电离时获得的能量释放出来，这种光辐射 在一定条件下能导致间隙中其他中性原子或分子的电离。 带电质点的复合率与正、负电荷的浓度有关，浓度越大则 复合率越高。
2.2 放电的电子崩阶段
阴极表面光电离 气体中的空间光电离
因此：气体空间中存在一定浓度的带电质点。 在气隙的电极间施加电压时，可检测到很微小的电流。
高电压工程基础
1、非自持放电和自持放电的不同特点
电流随外施电压的提 高而增大，因为带电 质点向电极运动的速 度加快复合率减小
电流饱和，带电质 点全部进入电极， 电流仅取决于外电 离因素的强弱（良 好的绝缘状态）
内绝缘 一般由固体电介质和液体电介质联合构成
高电压工程基础
研究气体放电的目的： 了解气体在强电场(高电压)作用下逐步由电介
质演变成导体的物理过程。 掌握气体介质的电气强度及其提高方法。
电气设备中常用的气体介质： 空气、压缩的高电气强度气体(如SF6)
输电线路以空气 作为绝缘材料
变压器相间绝缘以 气体作为绝缘材料
n
均匀电场 α 不随x变化
气体放电的基本物理过程
放电的电流与电压特性
电流特性
气体放电的电流大小和波形取决于放电条件，如气压、电流密度和电极形状等。在一定条件下，放电 电流会呈现脉冲或持续的波形。
电压特性
气体放电的电压特性与电流特性密切相关。在放电过程中，电压会随着电流的变化而变化，通常在放 电开始时电压较高，随着电流增大，电压逐渐降低。
放电的热效应与声效应
拓展气体放电的应用领域
能源领域
利用气体放电技术实现高 效、清洁的能源转化，如 燃料电池、太阳能电池等。
问题，如烟气脱硫 脱硝、废水处理等。
医疗领域
利用气体放电技术进行杀 菌消毒、病毒灭活等，保 障公共卫生安全。
THANKS
感谢观看
电场与气体原子的相互作用
库仑相互作用
气体原子在电场中受到正负电荷的库 仑力作用，导致原子运动状态发生变 化。
电子与原子的碰撞
电场加速的电子与气体原子发生碰撞 ，传递能量，引起原子的激发和电离 。
电子的产生与运动
电子从气体原子或分子的束缚态跃迁 到自由态，形成自由电子和正离子。
电子在电场中受到加速或减速作用， 能量发生变化，运动轨迹发生偏转。
探索新型的气体放电技术
01
02
03
脉冲放电技术
利用脉冲电源产生高电压、 大电流的脉冲，实现高效 率、高稳定性的气体放电。
介质阻挡放电技术
通过在放电空间中设置绝 缘介质，降低放电的击穿 电压，实现低电压、高效 率的气体放电。
电晕放电技术
利用高电压电场产生电晕， 使气体发生局部电离，实 现低电流、低能耗的气体 放电。
电弧放电
另一种不稳定的气体放电状态是电弧放电。 电弧放电会产生强烈的弧光和高温，同时伴 随着较大的电流和电压波动。这种不稳定性 会对放电产生负面影响，甚至导致设备损坏。
【精】高电压技术——第四讲自持放电条件
p,T,E,Ui
上节回顾：
➢p的大小对碰撞电离系数的影响具体含义
分析?
p很大或很小时，α都比较小， 1.p很大时，碰撞次数虽然多，但碰撞引起电离的
概率很小。 2.p很小时，虽然电离的概率很大，但碰撞次数却
很少。 p很大或很小，气隙不易发生放电现象。
第三节 自持放电条件
，所以其自持放电
场强比非电负性气体高得多。
以SF6气体为例，在101.3kPa，20℃的条
件下，均匀电场中击穿场强为Eb≈89kV/cm，约
为同样条件的空气间隙的击穿场强的3倍。
总结：
1.气体自持放电的条件是什么？（定性） 只有在气隙内初始电子崩消失前产生新的
电子（二次电子）来取代初始电子（由外电离 产生）。 2.汤逊理论适用条件？认为二次电子来源是？
而二次电子的产生机制与pd值（气压和气隙长度的乘积）有关。 气体相对密度δ，指气体密度与标准大气条件下密度之比。
一只、有p电d子值崩较过小8程时.是的强不情会况发电生自负持放性电的。气体的K值与空气的K相比较大小？并分
pd值较大时，适用于流注理论。
析原因？ 一、pd值较小时的情况
汤逊：二次电子：正离子撞击阴极。 而二次电子的产生机制与pd值（气压和气隙长度的乘积）有关。
则从施加电压到发生击穿的时间，至 少应为正离子穿过间隙的时间。
然而在气压高时，实测的放电时间远 小于正离子穿越间隙所需的时间。
——》对于pd值较大时，汤逊理论不 适合。
二、pd值较大时的情况
流注放电：放电过程也是从电子崩开始，当电 子发展到一定阶段后产生电离特强、发展速度更 快的新的放电区。
流注理论认为二次电子来源于光电离。 1.流注的形成条件
高电压技术-第02章-气体放电的物理过程PPT课件
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5
③ 光电离：
概念：光子给予气体质点足够的能量，使气体质点发生 的电离。
条件：光子能量不小于气体的电离能。
光电子：由光电离产生的自由电子。
光的来源：
➢ 外界自然光（紫外射线、伦琴射线、 射线、宇宙射 线等高能射线）
➢ 气体本身的反激励或复合释放出的光子。
紫外射线一般不能直接导致光电离，但通过分级光
升了通道的温度，导致热电离； ➢ 整个流注通道转化为火花通道，气隙的击穿完成。
⑤ 负流注的发展速度比正流注慢。
⑥ 概念： 由初崩辐射出的光子，在崩头、崩尾外围空间局部
强场中衍生出二次电子崩并汇合到主崩通道中来，使主 崩通道不断高速向前、后延伸的过程称为流注。
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⑦ 均匀电场形成流注就能自持发展，直至击穿。
电晕层：这个晕光层叫作电晕层或起晕层。
外围区间：电晕层外，场强已较弱，不发生撞击电离。
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电晕产生条件：极间距离对起晕电极表面最小曲率半径 的比值大于一定值。
电晕特性：
➢ 电晕放电是极不均匀电场中的一种自持放电形式； ➢ 电晕放电不能扩展很大，只能局限于电极附近； ➢ 电晕放电有明显的极性效应。
电子能量越大。 激励：电子从近轨道向远轨道跃迁时，需要一定能量，
这个过程叫激励。
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激励能：激励所需能量叫激励能 W
，其值等于两轨道能
e
级之差。
电离：当外界给予的能量很大时，电子可以跳出原子轨 道成为自由电子。原来的中性原子变成一个自由 电子和一个带正电荷的离子，这个过程叫电离。
电离能：达到电离所需的最小能量称为电离能 W i 。 反激励：电子从远轨道向近轨道跃迁时，原子发射单色
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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。
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，电子就会变成自由电子，使得一个中性原子变成一个自由电子和一个带正电的离子，这个过程称为电离，达到电离所需要的最小能量称为电离能。
㈠碰撞电离定义：气体介质中粒子相撞，撞击粒子传给被撞粒子能量，使其电离。
在放电形成时期主要取决于电子与气体分子的撞击.条件：⑴撞击粒子的总能量＞被撞粒子的电离能能量包括动能与位能无电场时，动能小有电场作用时，带电粒子在电场方向加速，但离子体积大，易碰撞损失动能，所以电场中造成碰撞电离的主要因素是电子。
⑵一定的相互作用的时间和条件通过复杂的电磁力的相互作用达到两粒子间能量转换主要影响因素有：电场强度（外加电压及间隙距离），空气密度，气体分子性质等㈡光电离定义：在光照射下，将光子能量传给粒子，游离出自由电子。
由光电离而产生的自由电子亦称为光电子。
光电离在气体放电中很重要。
必要条件：光子的能量大于气体粒子的电离能光子来源：紫外线、伦琴射线、γ射线、宇宙射线气体本身反激励，异号粒子复合也产生光子㈢热电离定义：气体的热状态造成的电离，实质仍是碰撞电离和光电离（热辐射产生的光子能量大且数目多），能量来自气体分子的热能。
1000K数量级Ｔ↑→分子动能↑→碰撞电离Ｔ↑→热辐射光子的能量、数量↑→光电离热电离是热状态下碰撞电离和光电离的综合高温时，气体分子分解或化合，电离能将改变㈣表面电离气体中的电子也可从金属电极表面游离出来。
游离需要能量，称逸出功，一般小于气体的电离能，表面电离在气体放电过程中有重要的作用。
获得逸出功的途径：⑴热电子发射：金属电极加热，分子动能⑵强场发射：电极加上强电场⑶二次电子发射：高能量粒子撞击金属电极表面（正离子撞击阴极）⑷光电子发射：短波光照射金属表面㈤负离子的形成中性分子或原子与电子相结合。
将放出能量称亲和能Ｅ，气体分子的这种俘获电子的性质被称为电负性。
电负性大 , 易形成负离子负离子现象对气体放电的发展起抑制作用二．气体中带电粒子的消失１．中和受电场力作用流入电极，中和电量２．扩散（分子热运动）带电粒子由高浓度区向低浓度区移动，使空间各处的浓度趋于均匀的过程。
３．复合带有异号电荷的粒子相遇，发生电荷的传递，中和而还原为中性粒子的过程。
复合时有能量释放：光热声等。
－空间光电离§２－２气体放电机理一:概述外加电压很小时，气隙中的电流是由外界因素所造成的电子和离子所形成的。
随电压↑，这些质点中和后，电流饱和，仍有极微小的泄漏电流。
（泄漏电流：当外加电场强度尚不能在气隙中，产生碰撞游离时，气隙中的电流是由外界电离因素，引起的电子和离子所形成的，其数量极小，故电流极小。
）场强高达某一定值后，气体发生连续的碰撞电离，象雪崩似的增长，称电子崩。
电流大增。
（电子崩：外界电离因子在阴极附近产生一个初始电子如果空间的电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生出一个新电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生更多的电子。
依次类推，电子数以几何级数不断增多，象雪崩似的发展，这种急剧增大的空间电流被称为电子崩。
）3．Ｅ＜Ｅcr （临界场强：由非自持放电转入自持放电的场强）时，电子崩有赖外界游离因素，为非自持放电。
４．Ｅ＞Ｅcr 时，电子崩仅由电场的作用而自行维持和发展，为自持放电。
两者间区别：在于是否依赖外界游离因素。
５．此后的发展随电场情况不同分别表现为：1、均匀电场各处的场强差异不大，任意一处一旦形成自持放电，气体整个间隙击穿2、不均匀电场：自持放电形成电晕（1）、若间距较小即（Ｓ小）：Ｕ↑→火花放电（2）、若间距较大（Ｓ大）：Ｕ↑→刷形放电，Ｕ↑↑→火花放电（电源功率大时，火花击穿迅速变成电弧）二、汤森德气体放电理论（均匀电场）一、下面结合均匀电场气隙的击穿过程的说明介绍两种气体放电理论要点：气隙的击穿就是各种形式的游离持续发展的过程，条件不同（影响最大的是δ·Ｓ值。
δ：气体的相对密度，Ｓ：极间距离），各种游离所起作用的强弱不同，气隙击穿的机理也就有不同。
（１）当δ·Ｓ值较小时，电子的撞击游离和正离子撞击阴极造成的表面游离起主要作用，气隙击穿电压大体是δ·Ｓ值的函数——汤森德机理，δ·Ｓ＜０.２６ｃｍ（２）当δ·Ｓ值较大时，实验表明，数据、现象与汤森德机理有矛盾，提出流注机理二．δ·Ｓ值较小时气隙的击穿过程（汤森德机理） 【需画图说明，参见备课笔记】 ㈠ 汤森德气体放电机理适用范围：低气压、短间隙（δ·Ｓ＜ ０.２６cm ）；和汤森德气体放电机理其相关的3个参数： α电子游离系数（电子，气体分子，1cm,自由电子数）、β正离子游离系数（正离子，气体分子，1cm,自由电子数）、γ表面游离系数（正离子，阴极表面，自由电子数），上述个各个数值均为平均值。
㈡ 放电过程描述：⑴电子的撞击游离发展形成电子崩即带电质点的大量产生；参数α（气体性质、大气压力、电场强度、均匀电场下为常数）β作用小可以忽略。
初始激发电子数为0N ；到达阳极的电子数为as x e N N 0=若00=N ，则产生的电子数和正离子数也为0即只有碰撞游离因素，是不能维持放电发展的。
这种需要依靠外界游离因素支撑的放电称为非自持放电。
若10=N ，则产生的电子数和正离子数均为)1(-as e⑵电子崩产生的正离子撞击到阴极表面时造成金属表面游离（至少一个电子逸出） 当电压继续升高到c U 后，电流急剧增加，气隙转入良好的导电状态。
由于电压的增加，游离将更为剧烈同时产生更多的正离子。
从上所述，一个电子在经过一段距离s 后，产生的阳离子个数为)1(-as e个，这些正离子到达阴极以后，又能产生新的电子（γ作用，1<<γ） 则)1(-as e 个正离子撞击阴极产生的电子数为)1(-as e γ，即表面至少逸出一个电子，则即使外界的游离因素不复存在，气隙中的游离过程也能够进行下去。
这种只需要依靠电场就能够维持下去的放电称为自持放电。
放电进入自持阶段，并最终击穿。
由此，均匀电场中由非自持放电转入为自持放电的条件为：1)1(≥-as e γ此时具有清晰的物理含义。
由于偶然的一个因素而产生的一个电子从阴极出发在间隙中引起强烈的电离，游离出的全部正离子)1(-as e达到阴极能由γ过程在阴极表面上至少逸出一个电子，放电转入自持阶段。
即自持放电的条件（不需要外界游离因素的存在可致气隙击穿）由非自持放电转入自持放电的电压称为起始放电电压0U 。
对于均匀电场，则气隙被击穿，此后可形成辉光放电或火花放电或电弧放电，起始放电电压0U 就是气隙的击穿电压b U 。
对于不均匀电场，则在大曲率电极周围电场集中的区域发生电晕放电，而击穿电压b U 要比起始放电电压0U 要高好多。
以上所描述的均匀电场气隙的击穿放电的理论称为汤森德气体放电理论。
由1)1(≥-as e γ推倒可得到)(s f U b δ=的关系（三）帕邢定律当气体和电极材料一定时，气体的击穿电压是气压δ和间隙距离S 乘积的函数。
在汤森德理论提出以前，就已经被帕邢从实验中总结出来了，故称为帕邢定律。
图－－均匀电场的帕邢曲线帕邢定律：击穿电压Ｕb ＝ｆ（δ·Ｓ）（与δ·Ｓ的积有函数关系）1889年由实验结果总结出解释：a ） 设Ｓ不变 δ↑→λｅ 短，聚能少，有效碰撞几率小→Ｕｂ↑δ↓→λｅ 长，但气体分子少，碰撞少 →Ｕｂ↑实用意义：将气隙抽真空或加大气隙气压，均能提高气隙的绝缘强度（Ｕｂ↑） b ）设δ不变,Ｓ↑→E ↓得一定的Ｅ，必须Ｕｂ↑Ｓ↓→Ｅ大, 但电子在全程中的碰撞次数少，必须Ｕｂ↑有上述的介绍可以看出：当δ·Ｓ出现的乘积为很大和很小时，Ｕｂ都会体现出很大的值，即曲线会呈现出U 型的分布，也就是两者之间有Ｕｂｍｉｎ。
㈤ 汤森德放电机理的局限性当气隙气压升高至大气压，δＳ过大时，汤森德机理存在不足：1、放电形式：在大气压下放电不再是辉光放电，而是火花通道（具有分支和不连续）2、放电时间：放电时间短于正离子在通道中到达阴极的行程时间（电子崩产生使得均压电场中气体整个间隙击穿）3、与电极材料关系：阴极材料在放电过程中作用不大，即使没有γ作用，依然能自持52110.3 5 20.10.533放电。