第一章_气体放电课件.pptVIP

第一章 气体放电 一、气体放电的一般分类 根据电源容量、气体压力、电极形状不同，分为 辉光放电 火花放电 电弧放电 电晕放电 刷状放电 根据放电是否沿着固体介质表面发展，分为 击穿（breakdown) 闪络(flashover) 两者统称为放电（discharge) 二、绝缘的一般分类 1、按存在形式 气体介质 液体介质 固体介质 2、按是否可自行恢复绝缘 可恢复绝缘 不可恢复绝缘 第一节 气体中带电质点的产生与消失 一、气体中带电质点的产生(游离) １、碰撞游离 自由行程:质点两次碰撞之间的距离。 平均自由行程越大，越容易发生碰撞游离。 平均自由行程与气体间的压力成反比，与绝对温度成正比。 ２、光游离 各种短波长的高能辐射线，如宇宙射线，紫外线、?线、X线等才有使气体产生光游离的能力。 由光游离产生的自由电子称为光电子。 ３、热游离 在热状态下产生碰撞游离和光游离的综合。 4.表面游离 包括热电子发射、正离子撞击阴极、短波光照射效应及强电场发射等，都可以使阴极发射电子。 二、气体中带电质点的消失(去游离) 1.漂移(定向运动消失于电极) 电流的大小取决于带电质点的浓度及其在电场方向的速度。 2.扩散 气体的压力越高或温度越低，扩散过程也就越弱。 3.复合 强烈的游离区总是强烈的复合区。通常以异性离子间的复合更为重要。 值得注意的是：光辐射在一定条件下又可能成为导致光游离的因素。 4.吸附效应 容易吸附电子形成负离子的气体称为电负性气体，如氧、氯、氟、水蒸气、六氟化硫等都属于电负性气体。 小 结 气体中带电质电的产生形式有碰撞游离、光游离、热游离和表面游离。消失的基本形式有定向漂移、扩散、复合和吸附效应。 平均自由行程越大，就越容易发生碰撞游离。 气体中带电质电的产生与消失影响着气体放电的发展过程。前者促进放电发展，后者阻碍放电发展。 一、气体放电过程的一般描述 1、自持放电与非自持放电（汤逊放电实验，在均匀电场中) (1)线性段 (2)饱和段 (3)游离段 (4)自持段 二、气体放电理论 1、汤逊理论 (1) 电子崩及α过程 α——电子碰撞游离系数，表示一个电子沿着电场方向行进的过程中，在单位距离内平均发生碰撞游离的次数。 α与气体的种类、相对密度和电场强度有关。 （2）β过程 β——正离子碰撞游离系数，表示一个正离子沿电场方向行进的过程中，在单位距离内平均发生碰撞游离的次数。 β值极小，在分析时可予忽略。 (3)γ过程 γ——正离子的表面游离系数，表示一个正离子在电场作用下由阳极向阴极运动，撞击阴极表面产生表面游离的电子数。 （4）汤逊自持放电条件 γ（eas一1)≥1 物理意义？P6 （5）巴申定律 Ub=f(pd) 式中 P——气压（Pa） d——极间距(cm) 巴申定律曲线呈U型，可解释如下： 1、当d一定时 P↑→?↑→λ↓→电子动能↓→气体游离能力↓→击穿电压Ub ↑ 反之 P↓→?↓→碰撞次数↓↓→击穿电压Ub ↑ 2、当P一定时 d↑→要维持足够的电场强度→必须升高电压 反之 d↓→当与平均λ可比拟时→电子走完全程中的碰撞次数↓→Ub↑ （6）适用范围及局限性 解释低气压、短间隙、均匀电场中的放电现象，即pd较小时。 在解释大气中长间隙放电过程时，发现有以下几点实验现象无法全部在汤逊理论范围内给予解释： 放电时间 阴极材料的影响 放电外形 2、流注理论 该理论认为：电子的碰撞游离和空间光游离是形成自持放电的主要因素，并且强调了空间电荷对电场的畸变作用。 （1）空间电荷对电场的畸变 （2）流注的形成 正流注的形成 初崩?产生大量空间电荷?电场分布被畸变?崩头、崩尾电场增强（使游离更强烈），崩内电场削弱（使复合更容易）?向空间辐射大量光子?光游离?产生光电子?被主崩正离子吸引?二次崩产生?与主崩汇合形成流注（导电性好）?流注迅速发展?流注贯穿两极?间隙击穿 负流注的形成（略） 当外加电压特别高时，流注可由阴极向阳极发展。由于受到电子崩留下的正电荷的牵制，负流注的发展速度较正流注的要小。 （3）流注自持放电条件 当初崩头部的