气体放电的基本物理过程一

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1、www.1ppt.comCompanyLogo毕业论文答辩第一篇电介质的电气强度张宁福州大学电力系13400558745www.1ppt.comCompanyLogoⅠ气体、液体、固体介质的放电理论Ⅲ影响电介质放电的因素Ⅳ提高电介质电气强度的方法Ⅱ电介质的击穿特性电介质分为：绝缘物质气体液体固体混合绝缘体导体电场小于电气强度极化、电导、介质损耗电场大于电气强度放电、击穿等www.1ppt.comCompanyLogo毕业论文答辩张宁福州大学电力系13400558745第一章气体放电的基本物理过程www.1ppt.

2、comCompanyLogoⅠ气体中带电质点的产生和消失Ⅲ均匀电场中的击穿过程Ⅳ不均匀电场中的击穿过程Ⅱ气体放电的一般描述气体放电在电场作用下，气隙中带电粒子的形成和运动过程气隙中带电粒子是如何形成的？气隙中的导电通道是如何形成的？气隙中导电通道形成后是如何维持持续放电的？www.1ppt.comCompanyLogo毕业论文答辩张宁福州大学电力系13400558745§1.1带电粒子的产生和消失主要内容自由行程长度迁移率和扩散带电粒子的产生（以碰撞电离为主）负离子的产生带电粒子的消失一质点的平均自由行程：一个质点在

3、与气体分子相邻两次碰撞之间自由地通过的平均行程自由行程的分布：具有统计性的规律。质点的自由行程大于x的概率为令x=，可见实际自由行程长度大于或等于平均自由行程长度的概率为36.8%电子的平均自由行程要比分子和离子的大得多气体分子密度越大，其中质点的平均自由行程越小。对于同一种气体，其分子密度和该气体的密度成正比二带电粒子的迁移率和迁移率在气体放电空间，带电质点单位场强下运动达到某种稳定状态，保持平均速度，即上述的带电质点的驱引速度k=v/E电子迁移率比离子迁移率大得多，即使在很弱的电场中，电子迁移率也随场强而变带电质点的

4、扩散热运动中，粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域，从而使粒子浓度均匀化，这种过程叫做扩散。气体中带电质点的扩散和气体状态有关，气体压力越高或者温度越低，扩散过程也就越弱电子的质量远小于离子，所以电子的热运动速度很高，它在热运动中受到的碰撞也较少，因此，电子的扩散过程比离子的要强得多原子电离：原子在外界因素作用下，使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程称为原子的电离，它是气体放电的首要前提。其所需要的能量成为电离能。激励：当原子获得外加能量时，一个或多个电子有可能转移到离核较远的外部轨道上，这个

5、过程成为激励。三带电粒子的产生（电离过程）气体中带电粒子的产生（一）气体分子的电离可由下列因素引起：（1）碰撞电离（2）各种光辐射（光电离）（3）高温下气体中的热能（热电离）（二）金属（阴极）的表面电离1.碰撞电离气体放电中，碰撞电离主要是自由电子和气体分子碰撞而引起的在电场作用下，电子被加速而获得动能。当电子的动能满足如下条件时，将引起碰掩电离碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关注意：发生碰撞电离基本都是自由电子引起的2.光电离光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离自然界、人为照射、气体放电过程当气体分子受

6、到光辐射作用时，如光子能量满足下面条件，将引起光电离，分解成电子和正离子光辐射能够引起光电离的临界波长（即最大波长）为对所有气体来说，在可见光的作用下，一般是不能直接发生光电离的3.热电离因气体热状态引起的电离过程称为热电离在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离高温下高能热辐射也能造成气体的电离4.金属（阴极）的表面电离阴极发射电子的过程逸出功：金属的微观结构、金属表面状态（小于电离能）金属表面电离有多种方式正离子碰撞阴极正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要大于两

7、倍的逸出功）。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2）光电效应金属表面受到光的照射，当光子的能量大于选出功时，金属表面放射出电子3）强场放射（冷放射）当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极放射出电子4）热电子放射当阴极被加热到很高温度时，其中的电子获得巨大动能，逸出电子四负离子的形成附着过程：有时电子和气体分子碰撞非但没有电离出新电子，反而是碰撞电子附着分子，形成了负离子有些气体形成负离子时可释放出能量。这类气体容易形成负离子，称为电负性气体（如SF6）

8、负离子的形成起着阻碍放电的作用（减少了自由电子数）五气体中带电粒子的消失电场作用下气体中带电粒子的定向运动带电粒子的扩散带电粒子的复合带电质点的复合正离子和负离子或电子相遇，发生电荷的传递而互相中和、还原为分子的过程在带电质点的复合过程中会发生光辐射，这种光辐射在一定条件下又可能成为导致电离的因素正、负