第二章-气体击穿的理论分析和空气间隙绝缘ppt课件.pptx
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物主讲人:高宇主讲人:高宇高电压与绝缘技术实验室高电压与绝缘技术实验室天津大学电气与自动化工程学院天津大学电气与自动化工程学院我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物气体中流通电流的各种形式气体中流通电流的各种形式我吓了一跳,蝎子是多
2、么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物辉光放电辉光放电电弧放电电弧放电火花放电火花放电电弧放电电弧放电我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物电晕放电电晕放电刷形放电刷形放电火花火花/ /电弧放电电弧放电我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也
3、感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物带电质点的产生是形成放电的基础。带电质点的产生是形成放电的基础。一、原子的激励和电离一、原子的激励和电离( (一一) ) 原子的能级原子的能级能级:能级:根据原子中电根据原子中电子的能量状态,原子子的能量状态,原子具有一系列可取的确具有一系列可取的确定能量状态,称为能定能量状态,称为能级。级。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里
4、边有一个活的生物( (二二) ) 原子的激励和电离原子的激励和电离一次电离:中性原子失去最外一次电离:中性原子失去最外层电子。层电子。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物( (二二) ) 原子的激励和电离原子的激励和电离气体电离能N215.5O212.5CO213.7SF615.6H215.4H2O12.7我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物二、气体中质点的自由行程二、气体中质点的自由行程 :一个
5、带电质点在向前行进:一个带电质点在向前行进1 1cm距离内,发生碰撞距离内,发生碰撞次数的倒数次数的倒数 。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物二、气体中质点的自由行程二、气体中质点的自由行程PT电子的电子的 要比分子和离子的大得多要比分子和离子的大得多 的性质的性质反映了带电质点自由运动的能力反映了带电质点自由运动的能力空气中电子平均自由行程空气中电子平均自由行程0.1微米微米我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表
6、里边有一个活的生物三、气体中带电质点的产生三、气体中带电质点的产生我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三、气体中带电质点的产生三、气体中带电质点的产生( (一一) ) 碰撞电离碰撞电离中性原子中性原子电子电子电子动能电子动能221eevm电离能电离能iW我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三、气体中带电质点的产生三、气体中带电质点的产生( (二二) ) 光电离光电离中性原子中性原子光子能量光子能量
7、hW =电离能电离能iWX X射线、射线、线线我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三、气体中带电质点的产生三、气体中带电质点的产生( (三三) ) 热电离热电离本质上与碰撞电离、光电离一致本质上与碰撞电离、光电离一致中性原子中性原子电子电子电子动能电子动能kT23电离能电离能iW在大电弧的情况下发生我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三、气体中带电质点的产生三、气体中带电质点的产生( (四四) )
8、 负离子的形成负离子的形成tWmv 212气体分子要有很高的电负性气体分子要有很高的电负性 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三、气体中带电质点的产生三、气体中带电质点的产生( (四四) ) 负离子的形成负离子的形成电子亲和能电子亲和能 元素元素电子亲合能(电子亲合能(eV)电负性值电负性值F4.034.0Cl3.743.0Br3.652.8I3.302.5我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物四
9、、金属表面电离四、金属表面电离( (一一) ) 正离子碰撞阴极正离子碰撞阴极h电子电子正离子的能量与金属电极的逸出功的关系正离子的能量与金属电极的逸出功的关系我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物四、金属表面电离四、金属表面电离( (一一) ) 正离子碰撞阴极正离子碰撞阴极一些金属的逸出功一些金属的逸出功金属金属逸出功(逸出功(eV)铝铝4.08银银4.73铜铜4.7铁铁4.48氧化铜氧化铜5.34正离子从金属中释放自由电子的概率为正离子从金属中释放自由电子的概率为0.01数量级数量级我吓了一跳,
10、蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物四、金属表面电离四、金属表面电离( (二二) ) 光电效应光电效应光子也可能被反射、吸收光子也可能被反射、吸收(热能热能),仅一小部分使电子逸出,仅一小部分使电子逸出tWh 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物四、金属表面电离四、金属表面电离( (三三) ) 场致发射场致发射一般气隙中不会发生,在高气压、高真空条件下可能存在一般气隙中不会发生,在高气压、高真空条件下可能存在
11、mV /108电场阈值电场阈值我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物四、金属表面电离四、金属表面电离( (三三) ) 热电子热电子发射发射tWmv 212我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物h复合复合中和中和扩散扩散我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物一、非自持放电和自持放电一、非自持放电和自持放电非
12、自持放电:去掉外电离因素后放电随即停止。非自持放电:去掉外电离因素后放电随即停止。自持放电:仅由电场的作用而维持的放电自持放电:仅由电场的作用而维持的放电自持放电自持放电起始电压起始电压我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物二、汤逊气体放电理论二、汤逊气体放电理论 ( (一一) ) 过程引起的电流过程引起的电流1 1、电子崩的形成、电子崩的形成初始电子初始电子碰撞电离碰撞电离电子倍增电子倍增碰撞电离碰撞电离电子崩电子崩 崩头崩头崩尾崩尾我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个
13、美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2 2、 过程引起的电流过程引起的电流电子碰撞电离系数电子碰撞电离系数1 cm1 cm, 碰撞电离平均次数碰撞电离平均次数xn0ndxdn)exp(00 xdxnn)exp(00 xdxII我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3 3、 的分析的分析1NEUxii=exp()BpApEa=-)exp(1EUi)exp(ixPpEfp我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快
14、,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3 3、 的分析的分析我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3 3、 的分析的分析我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物( (二二) )、 及及 过程同时引起的电流过程同时引起的电流1. 1. 过程过程 过程过程: :正离子沿电场方向行经正离子沿电场方向行经1cm1cm时,平均发生时,平均发生的碰撞电离次数。的碰撞电离次数。 过程过程: :正离子碰撞阴极,气体
15、空间形成的光子引正离子碰撞阴极,气体空间形成的光子引发的电极表面光电离。发的电极表面光电离。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2 2、 及及 过程同时引起的电流过程同时引起的电流单位时间内阴极单位面积产生电子总数:单位时间内阴极单位面积产生电子总数:nnnc0到达阳极后的电子总数为:到达阳极后的电子总数为:dcaenn于是可建立关系式:于是可建立关系式:)(cannn) 1(10ddaeenn) 1(10ddeeII我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?
16、但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3 3、系数、系数 的大致数值的大致数值) 1(10ddeeIIddeeII10于是可得:于是可得:IIed0我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物( (三三) )、均匀电场中的击穿电压、均匀电场中的击穿电压1.1.自持放电条件自持放电条件) 1(10ddeeII1) 1(de在均匀电场下,就是击穿的条件在均匀电场下,就是击穿的条件2.2.击穿电压、巴申定律击穿电压、巴申定律/1lnlnApdBpdUb温度不变时,均匀电场温度不变时,均匀电
17、场中气体击穿电压中气体击穿电压U Ub b是是pdpd的函数。的函数。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物( (三三) )、均匀电场中的击穿电压、均匀电场中的击穿电压1.1.自持放电条件自持放电条件对于空气,击穿电压极小值对应对于空气,击穿电压极小值对应(pd)min=0.57(cm133Pa)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物( (四四) )、汤逊理论的适用范围、汤逊理论的适用范围气压很低时气
18、压很低时( (真空),场致发射起作用,机理改变。真空),场致发射起作用,机理改变。气压很高时,很多击穿现象无法在汤逊理论范围内解释。气压很高时,很多击穿现象无法在汤逊理论范围内解释。1. 1. 放电外形:带有分支的明亮细通道。放电外形:带有分支的明亮细通道。2. 2. 放电时间:放电时间较长(理论值)放电时间:放电时间较长(理论值)3. 3. 击穿电压:在击穿电压:在pd较大时,计算值与实测值的差别较大。较大时,计算值与实测值的差别较大。4. 4. 阴极材料:在大气压下空气中实测得到的击穿电压与阴极材料:在大气压下空气中实测得到的击穿电压与阴极材料无关。阴极材料无关。适用于适用于pd-先导先导
19、-主放电主放电正正棒棒- -负板负板负棒负棒- -正板正板我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物四、极不均匀电场中的击穿、极性效应四、极不均匀电场中的击穿、极性效应( (二二) )、极不均匀电场中的放电过程、极不均匀电场中的放电过程1.1.非自持放电阶段非自持放电阶段电晕放电起始前电晕放电起始前负极负极正极正极电离电离正空间电荷作用正空间电荷作用电离加强电离加强正电荷正电荷电子电子我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表
20、里边有一个活的生物四、极不均匀电场中的击穿、极性效应四、极不均匀电场中的击穿、极性效应( (二二) )、极不均匀电场中的放电过程、极不均匀电场中的放电过程1.1.非自持放电阶段非自持放电阶段电晕放电起始前电晕放电起始前正极正极负极负极电离电离正空间电荷作用正空间电荷作用电离减弱电离减弱正电荷正电荷电子电子我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物四、极不均匀电场中的击穿、极性效应四、极不均匀电场中的击穿、极性效应( (二二) )、极不均匀电场中的放电过程、极不均匀电场中的放电过程1.1.非自持放电阶段
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