2012高电压复习

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1、(1)第一章气体放电的基本物理过程第一节气体放电的基本物理过程第二节电子崩第三节自持放电条件第四节起始电压与气压的关系第五节气体放电的流注理论第六节不均匀电场的放电过程第七节放电时间和冲击电压下的气隙击穿第八节沿面放电和污闪事故(2)电介质电气强度第一章气体放电的基本物理过程研究气体放电的主要目的：1、在高电压强电场作用下，由电介质向导体演变的过程。2、了解电介质的电气强度及提高方法。(3)一、带电粒子在气体中的运动（一）、自由行程长度当气体中存在电场时，其中的带电粒子将具有复杂的运动轨迹，它们一方面与中性的气体粒子（原子或

2、分子）一样，进行着混乱热运动，另一方面又将沿着电场作定向漂移。第一节带电粒子的产生和消失各种粒子在空气中运动时都会不断碰撞。单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ即为该粒子的平均自由行程长度。实际的自由行程长度是随即量，并有很大的分散性，粒子的平均自由行程长度等于或大于某一距离x的概率为(1-1)自由行程长度(4)可见实际的自由行程长度等于或大于平均自由行程长度λ的概率为36.8%由于电子的半径或体积比离子或气体分子小得多，所以电子的平均自由形成长度要比离子或气体分子的得多。由气体动力学可知，电子的平均自由行程长度1-2式中r---

3、--气体分子的半径；N-----气体分子的密；由于，代入上式即得1-3平均自由程长度(5)式中p-----气压，Pa；T-----气温，K；k-----波尔茨曼常数，在大气压和常温下，电子在空气中的平均自由行程长度的数量级为10-5cm。（二）带电粒子的迁移率带电离子虽然不可避免地要与气体分子不断地发生碰撞，但在电场力的驱动下，仍将沿着电场方向漂移，其速度u与场强E其比例系数k=u/E，成为迁移率，它表示该带电粒子单位场强（1V/m）下沿电场方向的漂移速度。由于电子的平均自由行程长度比离子大得多，而电子的质量比离子小得多。更

4、易加速，所以电子的迁移率远大于离子。带电粒子的迁移率带电粒子的迁移率(6)(三)扩散气体中带电粒子和中性粒子的运动还与粒子的浓度有关。在热运动的过程中，粒子会从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域，从而使每种粒子的浓度分布均匀化，这种物理过程叫扩散。气压越低，则扩散进行的越快。电子的热运动速度大、自由形成长度大，所以其扩散速度也要比离子快得多。二、带电粒子的产生产生带电带电离子的过程称为电离，它是气体放电的首要前提。气体原子中的电子沿着原子核周围的圆形或椭圆形轨道围绕着带正电的原子核旋转。在常态下，电子处于离核最近的轨道上，因

5、为这样势能最小。当原子获得外加能量时，一个或若干个电子可能转移到离核较远的轨道上去。这种现象叫激励。产生激励所需的能量（激励能）等于该轨道和常态轨道的能级差。扩散、带电粒子的产生(7)在大气压和常温下，电子在空气中的平均自由形成长度的数量级为10-5cm。激励状态存在的时间很短（例如10-8s），电子将自动返回到常态轨道上去，这时产生激励时的所吸收的外加能量将以辐射能（光子）的形式放出。如果原子获得的外加能力足够大，电子还可以跃迁至离核更远的轨道上去，甚至摆脱原子核的约束而成为自由电子，这时原来中性的原子发生了电离，分解成两

6、种带电粒子——电子和正离子。使基态原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能。表1-1列出了某些常见气体的激励能和电离能之值，通常一电子伏(eV)表示由于电子电荷qe恒等于，所以有时也可采用激励电位Ue(V)和电离电位Ui(V)来代替激励能和电离能，以便在计算中排除qe值。率电离能(8)气体激励能We(eV)电离能Wi(eV)气体激励能We(eV)电离能Wi(eV)N2O2H26.17.911.215.612.515.4CO2H2OSF610.07.66.813.712.815.6表1-1某些气体的激励

7、能和电离能引起电离所需的能量可通过不同的形式传递给气体分子，诸如、热能、机械能（动）能，对应的电离过程称为光电离、热电离、碰撞电离。子的迁移率某些气体的激励能和电离能(9)（一）光电离频率为ν的光子能量为W=hν(1--4)式中h——普郎克常数=发生空间光电离的条件为或者(1—5)式中λ——光的波长，m;c——光速；Wi——气体的电离能，eV。（一）光电离(10)通过式（1-5）的计算可知，各种可见光都不可能使气体直接发生光电离，紫外线也只能使少数几种电离能特别小的金属蒸汽发生光电离，只有那些波长更短的高能辐射线（例如X射线

8、、γ射线等）才能使气体发生光电离。应该指出：在气体放电中，能导致气体光电离的光源不仅有外界的高能辐射线，而且还可能是气体放电本身，例如后面将要介绍的带电粒子复合的过程中，就会放出辐射能而引起新的光电离。（二）热电离在常温下，气体分子发生热电离的概率级小。气体中已发生电离的分子数与总分子的比