修改版气体击穿理论

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1、高电压技术第二章—气体放电的物理过程概述1：电力系统和电气设备中常用气体作为绝缘介质2：气体绝缘要解决的问题主要是如何选择合适的绝缘距离以及如何提高气体间隙的击穿电压3：气体击穿电压与电场分布、电压种类、气体状态有关4：理论至今很不完善，工程设计问题常借助于各种实验规律分析解决或直接由试验决定常见的电场结构问题的提出气体中的电流：在电场作用下，气隙中带电粒子的形成和运动过程形成电流。1、气隙中带电粒子是如何形成的？2、气隙中的导电通道是如何形成的？3、气隙中导电通道形成后是如何维持持续放电的？定义：一个电子在与气体分子相邻两次碰撞之间自由地通过的平

2、均行程。与气体分子的大小和密度有关。电子在行进中加速、积累动能，在与分子碰撞时将能量传给分子，使分子热运动加剧，甚至发生电离名词解释1：电子平均自由行程定义：原子在外界因素作用下，其电子从处在距原子核较近的低能态轨道跃迁到离核较远的较高能态的轨道，这个过程称为激励。该原子称为激励状态的原子。高于正常状态的能级均称为激励能级。激励状态存在的时间很短(大致为10-8s)，电子将自动返回常态轨道上，这时产生激励时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量足够大，其电子将摆脱原子核的约束而成为自由电子。名词解释2：激励名词解释3：

3、电离（游离）原子在外界因素作用下，其电子受到激励摆脱原子核的约束而成为自由电子，这一现象称为电离原子被分解成两种带电粒子—电子和正离子使电子电离出来所需的最小能量称为电离能。第一节：气体中带电质点的产生和消失产生：1）撞击游离2）光游离3）热游离4）金属表面游离：加热、强电场、撞击、光照5）气体分子俘获自由电子形成负离子消失：1）流入电极2）扩散3）复合1：撞击游离在电场作用下，电子被加速而获得动能。当电子的动能满足气体电离能时，将引起碰掩电离：碰撞电离的形成与电场强度和电子的平均自由行程的大小有关2：光游离当气体分子受到光辐射时，如光子能量满足气

4、体分子电离能条件将引起光电离，分解成电子和正离子。导致气体光电离的光子可以由自然界（如空中的紫外线、宇宙射线等）或人为照射（如紫外线、x射线等）提供，也可以由气体放电过程本身产生。3：热游离一切因气体热状态引起的电离过程称为热电离。包括：随着温度升高气体分子动能增加引起的碰撞电离，高温下高能热辐射光子引起的光电离。4：表面游离a、正离子碰撞阴极：正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要大于逸出功）。逸出的电子有一个和正离子结合成为原子，其余的成为自由电子。因此正离子必须碰撞出一个以上电子时才能出现自由电子。b、光电效应：金属表面受到光的照射，当

5、光子的能量大于逸出功时，金属表面放射出电子。c、强场发射：当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极放射出电子。d、热电子发射：当阴极被加热到很高温度时，其中的电子获得巨大动能，逸出金属。5：带电质点的复合1）正离子和负离子或电子相遇，发生电荷的传递而互相中和、还原为分子的过程称为复合过程。2）在带电质点的复合过程会以光子的形式释放能量，产生光辐射。这种光辐射在一定条件下有可能成为导致电离的因素（如流柱理论中二次电子崩的起因）。第二节：气体放电过程一般描述1:电子崩从阴极产生的第一个起始电子，从电场获得一定动能后，会碰撞电离出一个第二代电子，这两个电子作

6、为新的第一代电子，又将电离出新的第二代电子，这时空间已存在四个自由电子，这样一代一代不断增加的过程，会使带电质点迅速增加，如同发生雪崩一样。电子崩具显圆锥形，电子集中在崩头，尾部为正离子电子崩中电子数目：电子电离系数：一个电子沿着屯场方向行经1厘米长度，平均发生的碰撞电离次数（由电离产生的自由电子数）。设：一个电子从阴极行走x距离产生的自由电子数为nn个电子前进dx产生的新电子数为：所以：一个电子从阴极到阳极产生的电子数为：一个电子从阴极到阳极产生的正离子数为：1:电子崩第二节：气体放电过程一般描述2：气体放电主要形式辉光放电：整个空间发光，电流密

7、度小；低气压、电源功率小；霓虹灯火花放电：有收细的发光放电通道、贯穿两极的断续的明亮火花；大气压下、电源功率小电晕放电：紧贴尖电极周围有一层晕光；极不均匀场刷状放电：从电晕放电电极中伸出许多较明亮的细放电通道；极不均匀场电弧放电：放电通道和电极的温度都很高，电流密度大，电路有短路特征；电源功率大第二节：气体放电过程一般描述3：非自持放电和自持放电非自持放电：外施电压小于U0时，间隙内电流数值很小，间隙还未被击穿，这时电流要依靠外电离因素来维持，如果取消外电离因素，电流将消失自持放电：当电压达到U0后，气体中发生了强烈的电离，电流剧增，其中的电离只靠

8、电场的作用自行维持，不再需要外电离因素。第二节：气体放电过程一般描述4：放电的发展过程均匀电场：任意位置的自持放电将迅速引