高電壓技術(shù) 第一章第三節(jié) 自持放電條件

高電壓技術(shù)第一章第三節(jié)自持放電條件第1頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四第一節(jié)帶電粒子的產(chǎn)生和消失第二節(jié)電子崩第三節(jié)自持放電條件第四節(jié)起始電壓與氣壓的關(guān)系第五節(jié)氣體放電的流注理論電第六節(jié)不均勻電場中的放電過程第七節(jié)放電時(shí)間和沖擊電壓下的氣隙擊穿第八節(jié)沿面放電和污閃事故本章主要內(nèi)容第2頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四非自持放電和自持放電非自持放電——去掉外電離因素的作用后放電隨即停止；自持放電——不需要外界因素，僅由電場作用而維持的放電過程。⒈非自持放電和自持放電的概念第三節(jié)自持放電條件返回第3頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四二湯遜放電理論20世紀(jì)初，湯遜根據(jù)大量的試驗(yàn)研究結(jié)果，提出了適用于均勻電場、低氣壓、短氣隙時(shí)氣體放電理論理論認(rèn)為，電子的碰撞電離(α過程，即第二節(jié)所說的電子崩）和正離子撞擊陰極造成的表面電離（γ過程）起主要作用提出氣隙放電電流和擊穿電壓的計(jì)算公式第三節(jié)自持放電條件第4頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四γ過程正離子表面電離系數(shù)γ——表示一個(gè)正離子沿電場方向由陽極向陰極運(yùn)動，撞擊陰極表面產(chǎn)生表面電離的電子數(shù)。正離子向陰極移動，依靠它所具有的動能及位能，在撞擊陰極時(shí)能引起表面電離，使陰極釋放出自由電子⑴γ的概念第三節(jié)自持放電條件返回第5頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四nadnc⑵α過程和γ過程引起的電流設(shè)陰極表面單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的電子數(shù)為ncnc外電離因素產(chǎn)生的電子數(shù)—n0前一秒鐘產(chǎn)生出來的正離子在陰極上造成的二次電子發(fā)射所產(chǎn)生的電子數(shù)—γnc(eαd－1)nc個(gè)電子到達(dá)陽極后，產(chǎn)生總電子數(shù)為：na＝nceαd產(chǎn)生的新正離子數(shù)為：nceαd－nc正離子撞擊陰極表面產(chǎn)生的電子數(shù)為γnc(eαd－1)每產(chǎn)生一個(gè)自由電子的同時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)正離子產(chǎn)生的新電子數(shù)為：nceαd－nc正離子沿電場運(yùn)動，撞擊陰極造成二次電子發(fā)射二次電子發(fā)射的形成過程第三節(jié)自持放電條件第6頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四進(jìn)入陽極的電流（外回路電流）將上式兩邊乘以電子電荷qe若γ=0，則I＝I0eαd，即只有α過程；若，當(dāng)I0＝0時(shí)，I＝0若，當(dāng)I0＝0時(shí)，I≠0

nc個(gè)電子行進(jìn)d距離產(chǎn)生的電子數(shù)na已知nc＝n0＋γnc(eαd－1)

na＝nceαd

α過程＋γ過程的分析nad結(jié)論：若1－γ(eαd－1)＝0，即使I0=0（除去外界的電離因素），放電能維持下去。第三節(jié)自持放電條件第7頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四⒊湯遜理論的均勻電場中的電壓⑴湯遜理論的自持放電條件物理意義：一個(gè)電子從陰極到陽極途中因電子崩（α過程）而造成的正離子數(shù)為eαd－1，這批正離子在陰極上造成的二次自由電子數(shù)（γ過程）應(yīng)為γ(eαd－1)，如果它等于1，就意味著那個(gè)初始電子有了一個(gè)后繼電子，從而使放電得以自持。γ(eαd－1)＝1第三節(jié)自持放電條件返回第8頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四4.湯遜理論的不均勻電場中的電壓⑴湯遜理論的自持放電條件說明：在不均勻電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度E不一樣，所以各處的α

值也不同。γ(e∫0αdx－1)＝1第三節(jié)自持放電條件d返回第9頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四當(dāng)自持放電條件得到滿足時(shí)，就會形成圖解中閉環(huán)部分所示的循環(huán)不息的狀態(tài)，放電就能自己維持下去。第三節(jié)自持放電條件返回第10頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四第三節(jié)自持放電條件當(dāng)電壓達(dá)到自持放電的起始電壓時(shí)：在不均勻電場中，可以出現(xiàn)穩(wěn)定的電暈放電在均勻電場或稍不均勻電場中，將發(fā)生氣隙擊穿返回第11頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四α過程（電子崩過程）⑴電子崩的形成過程由外電離因素產(chǎn)生一個(gè)初始電子電子數(shù)目迅速增加，如同冰山上發(fā)生雪崩一樣，形成了電子崩產(chǎn)生正離子和自由電子原來的電子和新產(chǎn)生的電子繼續(xù)移動，不斷發(fā)生電子碰撞電離電場力作用下，電子沿電場做定向移動與中性粒子發(fā)生電子碰撞中性粒子發(fā)生電離第二節(jié)電子崩返回第12頁，共14頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)6分，星期四電子崩的形狀：“崩頭大、崩尾小?！彪娮影l(fā)生電子碰撞后，電子的速度快，所以會大量的集中在崩頭；正離子移動速度較慢，所以緩慢的移向崩尾。電子崩——電子數(shù)按幾何級數(shù)不斷增多，像雪崩似的發(fā)展。從而形成的急劇增大的空間電子流。崩頭崩尾第三節(jié)