Разряд в слабонеоднородном поле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теория: атмосферный воздух является самым распространенным диэлектриком. Разрядное напряжение воздушного промежутка зависит от конфигурации электрического поля между электродами и давления, температуры и влажности воздуха. Электрическое поле разделяют на: однородное, слабонеоднородное и резконеоднородное. Однородным называют поле, в котором напряженность постоянна вдоль силовых линий, слабонеоднородным - в котором напряженность изменяется вдоль силовых линий не более чем в 3 раза. При больших значениях изменения напряженности электрическое поле считается резконеоднородным.

Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности Кн, который равен отношению максимальной напряженности Емакс к средней напряженности Еср поля между электродами:

Средняя напряженность есть отношение напряжения, приложенного к электродам U к расстоянию между электродами S:

Максимальная напряженность зависит от формы, размеров электродов, способа их подключения и расстояния между ними.

электрический неоднородный поле напряжение

Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки.

Таблица 1 - экспериментальные данные, полученные в результате опытов.

Пример расчета для последнего случая:

1) кВ.

2) кВ/см.

3) см.

4) кВ/см.

5)

Рисунок 2 - Зависимость разрядного напряжения от расстояния между шарами. 1 кривая - для шаров D=12,5 см; 2 кривая - для шаров D=5 см.

Рисунок 3 - Зависимость коэффициента неоднородности от расстояния между шарами. 1 кривая - для шаров D=12,5 см; 2 кривая - для шаров D=5 см.

Из рисунка 2 следует, что напряжение 168 кВ пробивает воздушное пространство между электродами D=12,5 см на расстояние 5 см. Это же напряжение пробивает воздух между шарами D=5 см, расстояние между которыми составляет 7,57 см. Значит изменяется однородность поля, т.е. во втором случае данное напряжение пробьет воздушный промежуток при большем расстоянии. Изменяя размеры электродов и расстояние между ними - изменяется однородность поля. При соблюдении условия S/D?0,5, для первой кривой максимальное значение 5/12,5=0,4 и для второй кривой максимальное значение 7,57/5=1,514. Как только перестает соблюдаться условие, и частное превышает значение 0,5, поле между электродами типа щар-шар приобретает слабонеоднородный характер.

Контрольные вопросы:

1. Что такое коэффициент неоднородности электрического поля?

Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности Кн, который равен отношению максимальной напряженности Емакс к средней напряженности Еср поля между электродами:

.

2. Что называется лавиной электронов?

Если в промежутке между двумя электродами появился электрон, то, двигаясь к аноду, он взаимодействует с атомами и молекулами газа (воздуха) и при достаточной напряженности электрического поля он может ионизировать молекулу газа. Результатом ударной ионизации является новый свободный электрон, который вместе с начальным ионизирует новые молекулы, и число свободных электронов непрерывно растает. Процесс роста числа электронов, движущихся к аноду, получил название лавины электронов.

3. В чем заключается условие самостоятельности разряда в газах?

После прохождения первой лавины в промежутке лавинный процесс может возобновляться, а может и затухнуть. Для поддержания лавинного процесса должен появиться хотя бы один вторичный эффективный электрон. Если этот электрон образуется вновь в результате действия внешнего ионизатора, то разряд называется несамостоятельным. Если же вторичный эффективный электрон возникает даже в отсутствие внешнего ионизатора, разряд называется самостоятельным.

При самостоятельной форме разряда лавинный процесс возобновляется, поскольку первичная лавина создает условия для его возобновления:

1) оставшиеся после прохождения лавины положительные ионы, двигаясь к катоду, бомбардируют его и вызывают эмиссию электронов из катода;

2) возбужденные атомы и молекулы, образующиеся наряду с ионизацией, испускают фотоны, которые могут приводить как к фотоионизации в объеме промежутка, так и к фотоэмиссии электронов из катода. Образующиеся таким образом вторичные электроны приведут снова к образованию лавин в разрядном промежутке.

Условие самостоятельности разряда в однородном поле можно записать:

г - коэффициент вторичной ионизации

4. Что называется коэффициентом ударной ионизации?

Интенсивность размножения электронов в лавине количественно характеризуется коэффициентом ударной ионизации б, численно равным числу ионизаций, производимых одним электроном на пути в 1 см по направлению электрического поля.

.

5. Почему при измерении напряжения используются электроды шар- шар, а не плоскость-плоскость?

Электроды типа шар-шар при соблюдении условия S/D?0,5 являются универсальным прибором для измерения амплитудных значений постоянного, переменного и импульсного напряжения с точностью в пределах ±3%. Для этого случая неоднородность поля невелика и его можно считать квазиоднородным К_н=1. В то время как на концах электродов типа плоскость-плоскость будет резконеоднородное поле.

Размещено на Allbest.ru