Электрический разряд
Условие возникновения электрического разряда. Процесс развития электронной лавины. Описание процесса ионизации коэффициентом ионизации Таундсена. Расчет критической величины электрического поля для возникновения разряда. Механизм образования стримера.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.07.2013 |
| Размер файла | 234,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электрический разряд
Электрический разряд - это сложный процесс образования проводящего канала, когда приложенное электрическое поле достигает критического значения [6, 7]. В результате разряда образуются различные виды плазмы. Любой разряд начинается с образования электронной лавины. Электронная лавина - это процесс увеличения числа первичных электронов за счет ионизации.
Рассмотрим плоскую щель с расстоянием между электродами d, к которым приложено напряжение V. Напряженность электрического поля в промежутке будет . Можно представить, что возле катода образовался один электрон. Этот электрон начинает двигаться к аноду, ионизируя на своем пути газ, т.е. производя вторичные электроны, образуя лавину. Лавина развивается во времени и пространстве, потому что вторичные электроны также начинают двигаться к аноду.
Рисунок 1. - Электронная лавина
Процесс ионизации удобно описать не коэффициентом ионизации, а коэффициентом ионизации Таундсена ?, который показывает количество произведенных электронов, на единицу длины [8]
(1.1)
где ne- первоначальная плотность электронов, или
(1.2)
Коэффициент ионизации Таундсена связан с коэффициентом ионизации следующим образом.
(1.3)
где ?i- частота ионизации по отношению к одному электрону;
?d- скорость дрейфа электрона;
?е- подвижность электрона;
Ki()- коэффициент ионизации.
Принимая во внимание, что лавина начинает двигаться при комнатной температуре и подвижность электрона обратно пропорциональна давлению, удобно записать ?, как , которое зависит от величины .
Согласно определению ?, каждый первичный электрон генерирует в зазоре положительных ионов. Возможны потери электронов за счет рекомбинации и присоединения к электроотрицательным молекулам, таким как кислород. На данном этапе мы пренебрегаем этими потерями. Все положительные ионы, рожденные в зазоре, движутся к катоду и создают на нем ?· вторичных электронов, где ?- коэффициент ионно-электронной эмиссии, зависящий от материала катода, состояния поверхности, типа газа. Типичные значения ? в электрических разрядах 0, 01- 0,1. В этот же коэффициент ? входит вторичная эмиссия электронов за счет фотонов и метастабильных атомов и молекул. Чтобы ток в зазоре был самоподдерживающимся, необходимо, чтобы ?·?1, потому что ионы, возникшие в лавине должны сгенерировать хотя бы один электрон на катоде, чтобы возникла следующая лавина. Теперь условие возникновения разряда можно записать так
?·=1, (1.4)
Рассчитаем критическую величину электрического поля для возникновения разряда. Исходя из выражений (1.3, 1.4) можно записать
(1.5)
где р - давление.
Параметры А и В даны в таблице 1.1.
Объединив (1.4) и (1.5) получаем формулу для расчета электрического поля.
(1.6)
Таблица 1.1 - Параметры А и В
|
Газ |
А (см-1·Тор-1) |
В (V·см-1·Тор-1) |
|
|
Воздух |
15 |
365 |
|
|
СО2 |
20 |
466 |
|
|
Н2 |
5 |
130 |
|
|
Не |
3 |
34 |
|
|
N2 |
10 |
310 |
; ;
, где
, основание натурального логарифма.
В результате, при наложении критического значения электрического поля между металлическими электродами возникает проводящий канал, через который проходит большой ток, потому что критическое напряжение достаточно высокое, а сопротивление канала низкое. В результате происходит сильный нагрев газа, что является нежелательным во многих плазмохимических процессах.
электрический разряд ионизация стример
Рисунок 2 - Механизм образования стримера
Для исключения этого искрового разряда разработан механизм барьерного разряда.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Условия возникновения электрического разряда в газах. Принцип ионизации газов. Механизм электропроводности газов. Несамостоятельный газовый разряд. Самостоятельный газовый разряд. Различные типы самостоятельного разряда и их техническое применние.
реферат [32,3 K], добавлен 21.05.2008Изучение физических свойств и явлений, описывающих протекание электрического тока в газах. Содержание процесса ионизации и рекомбинации газов. Тлеющий, искровой, коронный разряды как виды самостоятельного газового разряда. Физическая природа плазмы.
курсовая работа [203,2 K], добавлен 12.02.2014Механизмы возникновения электрического разряда в газах, условия их электропроводности. Ионная электропроводимость газов. Различные типы самостоятельного разряда и их техническое применение. Искровой, коронный и дуговой разряды. "Огни святого Эльма".
презентация [2,9 M], добавлен 07.02.2011Изучение тлеющего газового разряда как одного из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Создание квантовых источников света в люминесцентных лампах. Формирование тлеющего газового разряда при низком давлении газа, малом токе.
презентация [437,2 K], добавлен 13.04.2015Методики экспериментального определения коэффициента ионизации газа. Напряжение возникновения разряда. Вольт-амперные характеристики слаботочного газового разряда в аргоне с молибденовым катодом. Распределение потенциала в газоразрядном промежутке.
контрольная работа [122,5 K], добавлен 28.11.2011Анализ основных форм самостоятельного разряда в газе. Исследование влияния относительной плотности воздуха на электрическую прочность разрядного промежутка. Определение значения расстояния между электродами, радиуса их кривизны для электрического поля.
лабораторная работа [164,5 K], добавлен 07.02.2015Коронный разряд, электрическая корона, разновидность тлеющего разряда; возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности.
лекция [18,9 K], добавлен 21.12.2004Электрический ток в полупроводниках. Образование электронно-дырочной пары. Законы электролиза Фарадея. Прохождение электрического тока через газ. Электрическая дуга (дуговой разряд). Молния - искровой разряд в атмосфере. Виды самостоятельного разряда.
презентация [154,2 K], добавлен 15.10.2010Тлеющий газовый разряд как один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Применение его как источника света в неоновых лампах, газосветных трубках и плазменных экранах. Создание квантовых источника света, газовых лазеров.
презентация [437,2 K], добавлен 13.01.2015- Моделирование на ПЭВМ электрического поля и пробивного напряжения шарового измерительного разрядника
Изучение основных форм самостоятельного разряда в газе, влияние на электрическую прочность и электрическое поле разрядного промежутка основных свойств газа и геометрических характеристик. Использование данных закономерностей в электроэнергетике.
лабораторная работа [274,1 K], добавлен 22.04.2014
