气体电介质的绝缘特性一PPT学习教案.pptx

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1、会计学1气体电介质的绝缘气体电介质的绝缘(juyun)特性一特性一第一页，共50页。21.1 气体气体(qt)中带电粒子的产生中带电粒子的产生和消失和消失在电场作用下，气隙中带电粒子在电场作用下，气隙中带电粒子的形成的形成(xngchng)(xngchng)和运动过程和运动过程n气隙中带电粒子是如何形成的？n气隙中的导电通道(tngdo)是如何形成的？n气隙中导电通道(tngdo)形成后是如何维持持续放电的？第1页/共50页第二页，共50页。3原子激励原子激励原子激励原子激励(jl)(jl)和电离和电离和电离和电离 原原子子能能级级 以以电电子子伏伏（eV）为为单单位位 1eV 1V1.610

2、-19C1.610-19J原子激励原子激励 原原子子在在外外界界因因素素作作用用下下，其其电电子子跃跃迁迁(yuqin)到到能能量量较较高高的的状状态，所需能量称为激励能态，所需能量称为激励能We 激激励励状状态态恢恢复复到到正正常常状状态态时时，辐辐射射出出相相应应能能量量的的光光子子，光光子子（光辐射）的频率（光辐射）的频率 第2页/共50页第三页，共50页。4 原子电离原子电离 原原子子在在外外界界因因素素作作用用下下，获获得得能能量量，使使其其一一个个或或几几个个电电子子(dinz)脱脱离离原原子子核核的的束束缚缚而而形形成成自自由由电电子子(dinz)和和正正离离子子的的过程过程 电

3、电离离过过程程所所需需要要的的能能量量电电离离能能Wi（10-15 eV），也也可可用用电电离电位离电位Ui（V）第3页/共50页第四页，共50页。5（一一）气气体体分分子子的的电电离离可可由由下下列列(xili)因素引起：因素引起：（1）电电子子或或正正离离子子与与气气体体分分子子的碰撞电离的碰撞电离 （2）各种光辐射（光电离）各种光辐射（光电离）（3）高高温温下下气气体体中中的的热热能能（热热电离）电离）（二）（二）金属（阴极）的表面电离金属（阴极）的表面电离第4页/共50页第五页，共50页。6（一）碰撞（一）碰撞(pn zhun)电离电离n n自由行程：粒子在两次碰撞(pn zhun)之

4、间的行程n n电子的平均自由行程要比分子和离子的大得多n n气体分子密度越大，其中粒子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第5页/共50页第六页，共50页。7n n自自由由行行程程的的分分布布：具具有有统统计计性性的的规规律律。粒粒子子的的自自由由行行程程大大于于x的概率为的概率为 n n 如如果果起起始始有有n0个个粒粒子子（或或一一个个粒粒子子的的相相继继n0次次碰碰撞撞(pn zhun)），则则其其中中行行过过距距离离x后后，尚尚 未未 被被 碰碰 撞撞(pn zhun)的的粒粒子子数数（或或次次数数）n(x)应为应为 第6页/共50页第七页，共50页。8粒

5、子的平均自由(zyu)行程 ：一个粒子在与气体分子相邻两次碰撞之间自由地通过的平均行程电子在其自由行程内从外电场获得动能，能量(nngling)除决定于电场强度外，还和其自由行程有关 第7页/共50页第八页，共50页。9（一）碰撞（一）碰撞(pn zhun)电离电离 n n气气气气体体体体放放放放电电电电中中中中，碰碰碰碰撞撞撞撞电电电电离离离离主主主主要要要要是是是是由由由由电电电电子子子子和和和和气气气气体体体体分分分分子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞而引起的而引起的而引起的而引起的 n n在在在在电电电电场场场场作作作作用用用用下下下下，电电电电子子子子被被被被加加加加速速速速而而而而获获获获得

6、得得得动动动动能能能能(dngnng)(dngnng)。当当当当电电电电子子子子的的的的动动动动能能能能(dngnng)(dngnng)满满满满足足足足如如如如下下下下条条条条件件件件时时时时，将将将将引引引引起起起起碰碰碰碰掩电离掩电离掩电离掩电离n n n n碰碰碰碰撞撞撞撞电电电电离离离离的的的的形形形形成成成成与与与与电电电电场场场场强强强强度度度度和和和和平平平平均均均均自自自自由由由由行行行行程程程程的的的的大大大大小小小小有有有有关关关关第8页/共50页第九页，共50页。10（二）光电离（二）光电离 n n光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离光辐射引起的气体分子的电离过程称为

7、光电离光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离n n 自然界、人为照射、气体放电过程自然界、人为照射、气体放电过程自然界、人为照射、气体放电过程自然界、人为照射、气体放电过程n n当当当当气气气气体体体体分分分分子子子子受受受受到到到到光光光光辐辐辐辐射射射射作作作作用用用用时时时时，如如如如光光光光子子子子能能能能量量量量满满满满足足足足(m(m nz)nz)下下下下面面面面条条条条件，将引起光电离，分解成电子和正离子件，将引起光电离，分解成电子和正离子件，将引起光电离，分解成电子和正离子件，将引起光电离，分解成电子和正离子n n光辐射能够引起光电离的

8、临界波长（即最大波长）为光辐射能够引起光电离的临界波长（即最大波长）为光辐射能够引起光电离的临界波长（即最大波长）为光辐射能够引起光电离的临界波长（即最大波长）为n n对对对对所所所所有有有有气气气气体体体体来来来来说说说说，在在在在可可可可见见见见光光光光（400400750nm750nm）的的的的作作作作用用用用下下下下，一一一一般般般般是是是是不能直接发生光电离的不能直接发生光电离的不能直接发生光电离的不能直接发生光电离的 n n 第9页/共50页第十页，共50页。11(三）热电离三）热电离(dinl)n n因气体热状态引起的电离过程因气体热状态引起的电离过程因气体热状态引起的电离过程因

9、气体热状态引起的电离过程热电离（碰撞电离与光热电离（碰撞电离与光热电离（碰撞电离与光热电离（碰撞电离与光电离的综合）电离的综合）电离的综合）电离的综合）n n 气体分子的平均动能和气体温度的关系为气体分子的平均动能和气体温度的关系为气体分子的平均动能和气体温度的关系为气体分子的平均动能和气体温度的关系为 n n 在它们在它们在它们在它们(t men)(t men)相互碰撞时，就可能引起激励或电离相互碰撞时，就可能引起激励或电离相互碰撞时，就可能引起激励或电离相互碰撞时，就可能引起激励或电离 n n在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度

10、，在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，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气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离 n n高温下高能热辐射光于也能造成气体的电离高温下高能热辐射光于也能造成气体的电离高温下高能热辐射光于也能造成气体的电离高温下高能热辐射光于也能造成气体的电离 第10页/共50页第十一页，共50页。12（四）金属（四）金属(jnsh)（阴极）的（阴极）的表面电离表面电离 n n阴极发射电子的过程阴极发射电子的过程阴极发射电子的过程阴极

11、发射电子的过程 n n 逸出功（逸出功（逸出功（逸出功（1 15eV5eV）：与金属的微观结构：与金属的微观结构：与金属的微观结构：与金属的微观结构 、金属表面状、金属表面状、金属表面状、金属表面状态有关态有关态有关态有关 n n金属表面电离的多种方式金属表面电离的多种方式金属表面电离的多种方式金属表面电离的多种方式n n （1 1）正离子碰撞阴极）正离子碰撞阴极）正离子碰撞阴极）正离子碰撞阴极n n 正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要正离子碰撞阴极时使电子逸出金属（传递的能量要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

12、的电子有一个和正离子结合成为原子，大于逸出功）。逸出的电子有一个和正离子结合成为原子，大于逸出功）。逸出的电子有一个和正离子结合成为原子，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其余的成为自由电子。因此正离子必须碰撞出一个以上其余的成为自由电子。因此正离子必须碰撞出一个以上其余的成为自由电子。因此正离子必须碰撞出一个以上(y(y shng)shng)电子时才能出现自由电子电子时才能出现自由电子电子时才能出现自由电子电子时才能出现自由电子第11页/共50页第十二页，共50页。13表面电离表面电离(dinl)的形式的形式 （2 2）光电效

13、应）光电效应）光电效应）光电效应 金金金金属属属属表表表表面面面面受受受受到到到到光光光光的的的的照照照照射射射射(zhosh)(zhosh)，当当当当光光光光子子子子的的的的能能能能量量量量大大大大于于于于选选选选出出出出功功功功时，金属表面放射出电子时，金属表面放射出电子时，金属表面放射出电子时，金属表面放射出电子 （3 3）强场放射（冷放射）强场放射（冷放射）强场放射（冷放射）强场放射（冷放射）当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极放射出电子当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极放射出电子当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极放射出电子当阴极附近所加外电场足够强时，使阴极放射出电子 （4 4）

14、热电子放射）热电子放射）热电子放射）热电子放射 当当当当阴阴阴阴极极极极被被被被加加加加热热热热到到到到很很很很高高高高温温温温度度度度时时时时，其其其其中中中中的的的的电电电电子子子子获获获获得得得得巨巨巨巨大大大大动动动动能能能能，逸逸逸逸出出出出金属金属金属金属第12页/共50页第十三页，共50页。14n n（一）电场作用下气体中带（一）电场作用下气体中带电粒子的运动电粒子的运动 （定向运（定向运动，消失）动，消失）n n （二）带电粒子的扩散（二）带电粒子的扩散n n （三）带电粒子的复合（三）带电粒子的复合（中和，空间或器壁）（中和，空间或器壁）n n （四）附着（四）附着(fzhu

15、)效应效应第13页/共50页第十四页，共50页。15（一）一）一）一）电场电场电场电场(din chng)(din chng)(din chng)(din chng)作用下气体中带电粒子的运动作用下气体中带电粒子的运动作用下气体中带电粒子的运动作用下气体中带电粒子的运动n n带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子产产产产生生生生以以以以后后后后(y(y hu)hu)，在在在在外外外外电电电电场场场场作作作作用用用用下下下下将将将将作作作作定定定定向向向向运运运运动动动动，形成电流形成电流形成电流形成电流n n n n在在在在气气气气体体体体放放放放电电电电空空空空间间间间 ，带带带带电电电电粒粒粒粒

16、子子子子在在在在一一一一定定定定的的的的电电电电场场场场强强强强度度度度下下下下运运运运动动动动达达达达到到到到某某某某种稳定状态种稳定状态种稳定状态种稳定状态 ，保持平均速度，即上述的带电粒子的驱引速度，保持平均速度，即上述的带电粒子的驱引速度，保持平均速度，即上述的带电粒子的驱引速度，保持平均速度，即上述的带电粒子的驱引速度n n b b 迁移率迁移率迁移率迁移率 n n电电电电子子子子迁迁迁迁移移移移率率率率比比比比离离离离子子子子迁迁迁迁移移移移率率率率大大大大得得得得多多多多，即即即即使使使使在在在在很很很很弱弱弱弱的的的的电电电电场场场场中中中中，电电电电子迁移率也随场强而变子迁移

17、率也随场强而变子迁移率也随场强而变子迁移率也随场强而变 第14页/共50页第十五页，共50页。16（二）带电粒子的扩散（二）带电粒子的扩散（二）带电粒子的扩散（二）带电粒子的扩散(kusn)(kusn)(kusn)(kusn)n n带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子的的的的扩扩扩扩散散散散和和和和气气气气体体体体分分分分子子子子的的的的扩扩扩扩散散散散一一一一样样样样，都都都都是是是是由由由由于于于于热热热热运运运运动动动动造造造造成成成成，带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子的的的的扩扩扩扩散散散散规律和气体的扩散规律也是相似的规律和气体的扩散规律也是相似的规律和气体的扩散规律也是相似的规律和气体

18、的扩散规律也是相似的 n n气气气气体体体体中中中中带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子的的的的扩扩扩扩散散散散和和和和气气气气体体体体状状状状态态态态有有有有关关关关，气气气气体体体体压压压压力力力力越越越越高高高高或或或或者者者者温温温温度度度度越越越越低低低低，扩扩扩扩散散散散过过过过程程程程也就越弱也就越弱也就越弱也就越弱n n电电电电子子子子的的的的质质质质量量量量远远远远小小小小于于于于离离离离子子子子，所所所所以以以以(su(su y y)电电电电子子子子的的的的热热热热运运运运动动动动速速速速度度度度很很很很高高高高，它它它它在在在在热热热热运运运运动动动动中中中中受受受受到到到到

19、的碰撞也较少，因此，电子的扩散过程比离子的要强得多的碰撞也较少，因此，电子的扩散过程比离子的要强得多的碰撞也较少，因此，电子的扩散过程比离子的要强得多的碰撞也较少，因此，电子的扩散过程比离子的要强得多 第15页/共50页第十六页，共50页。17（三）带电粒子的复合（三）带电粒子的复合（三）带电粒子的复合（三）带电粒子的复合(fh)(fh)(fh)(fh)n n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、还原为分子的过程正离子和负离子或电子相遇，发生电荷

20、的传递而互相中和、还原为分子的过程n n在在在在带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子的的的的复复复复合合合合过过过过程程程程中中中中会会会会发发发发生生生生光光光光辐辐辐辐射射射射，这这这这种种种种光光光光辐辐辐辐射射射射在在在在一一一一定定定定条条条条件件件件下下下下又又又又可可可可能能能能成成成成为为为为导导导导致电离的因素致电离的因素致电离的因素致电离的因素 n n正正正正、负负负负离离离离子子子子间间间间的的的的复复复复合合合合概概概概率率率率要要要要比比比比离离离离子子子子和和和和电电电电子子子子间间间间的的的的复复复复合合合合概概概概率率率率大大大大得得得得多多多多。通通通通常常常常放

21、放放放电电电电过过过过程程程程中中中中离子间的复合更为重要离子间的复合更为重要离子间的复合更为重要离子间的复合更为重要 n n一定空间内带电粒子由于复合而减少的速度一定空间内带电粒子由于复合而减少的速度一定空间内带电粒子由于复合而减少的速度一定空间内带电粒子由于复合而减少的速度(sd)(sd)决定于其浓度决定于其浓度决定于其浓度决定于其浓度 第16页/共50页第十七页，共50页。18n n有有有有时时时时电电电电子子子子和和和和气气气气体体体体分分分分子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞非非非非但但但但没没没没有有有有电电电电离离离离出出出出新新新新电电电电子子子子，反反反反而是碰撞电子附着分子，形成了负

22、离子而是碰撞电子附着分子，形成了负离子而是碰撞电子附着分子，形成了负离子而是碰撞电子附着分子，形成了负离子 n n有有有有些些些些气气气气体体体体形形形形成成成成负负负负离离离离子子子子时时时时可可可可释释释释放放放放出出出出能能能能量量量量。这这这这类类类类气气气气体体体体容容容容易易易易形成负离子，称为电负性气体（如氧、氟、氯，形成负离子，称为电负性气体（如氧、氟、氯，形成负离子，称为电负性气体（如氧、氟、氯，形成负离子，称为电负性气体（如氧、氟、氯，SF6SF6等）等）等）等）n n质量大、速度质量大、速度质量大、速度质量大、速度(sd)(sd)小小小小阻碍放电，绝缘强度较高阻碍放电，绝

23、缘强度较高阻碍放电，绝缘强度较高阻碍放电，绝缘强度较高（四）附着效应(xioyng)负离子的形成第17页/共50页第十八页，共50页。191.2 均匀电场均匀电场(din chng)中气中气体的击穿体的击穿 气体放电的主要形式气体放电的主要形式 根根据据气气体体压压力力(yl)、电电源源功功率率、电电极极形形状状等等因因素素的的不不同同，击击穿穿后后气气体体放放电电可可具具有有多多种种不不同同形形式式。利利用用放放电电管管可以观察放电现象的变化可以观察放电现象的变化 n辉 光(hu un)放电n电弧放电n火花放电n电晕放电n刷状放电第18页/共50页第十九页，共50页。20辉光辉光(hu un

24、)放电放电 n n当当当当气气气气体体体体压压压压力力力力不不不不大大大大，电电电电源源源源功功功功率率率率很很很很小小小小（放放放放电电电电回回回回路路路路中中中中串串串串入入入入很很很很大大大大阻阻阻阻抗抗抗抗）时时时时，外外外外施施施施电电电电压压压压增增增增到到到到一一一一定定定定值值值值后后后后，回回回回路路路路中中中中电电电电流流流流突突突突增增增增至至至至明明明明显显显显数数数数值值值值，管管管管内内内内阴阴阴阴极极极极和和和和阳阳阳阳极极极极间间间间整整整整个个个个空空空空间间间间忽忽忽忽然出现发光现象然出现发光现象然出现发光现象然出现发光现象(xinxing)(xinxing

25、)n n特特特特点点点点是是是是放放放放电电电电电电电电流流流流密密密密度度度度较较较较小小小小，放放放放电电电电区区区区域域域域通通通通常常常常占占占占据据据据了了了了整整整整个个个个电电电电极极极极间间间间的的的的空空空空间间间间。霓霓霓霓虹虹虹虹管管管管中中中中的的的的放放放放电电电电就就就就是是是是辉辉辉辉光光光光放放放放电电电电的的的的例子。管中所充气体本同，发光颜色也不同例子。管中所充气体本同，发光颜色也不同例子。管中所充气体本同，发光颜色也不同例子。管中所充气体本同，发光颜色也不同 第19页/共50页第二十页，共50页。21电弧电弧(dinh)放电放电 n n减减减减小小小小外外

26、外外回回回回路路路路中中中中的的的的阻阻阻阻抗抗抗抗，则则则则电电电电流流流流增增增增大大大大，电电电电流流流流增增增增大大大大到到到到一一一一定定定定值值值值后后后后，放放放放电电电电通通通通道道道道收收收收细细细细，且且且且越越越越来来来来越越越越明明明明亮亮亮亮，管管管管端端端端电电电电压压压压则则则则更更更更加降低，说明通道的电导越来越大加降低，说明通道的电导越来越大加降低，说明通道的电导越来越大加降低，说明通道的电导越来越大n n电电电电弧弧弧弧通通通通道道道道和和和和电电电电极极极极(dinj)(dinj)的的的的温温温温度度度度都都都都很很很很高高高高，电电电电流流流流密密密密度

27、度度度极极极极大，电路具有短路的特征大，电路具有短路的特征大，电路具有短路的特征大，电路具有短路的特征 第20页/共50页第二十一页，共50页。22火花放电火花放电(hu hu fn din)n n在在在在较较较较高高高高气气气气压压压压（例例例例如如如如大大大大气气气气压压压压力力力力）下下下下，击击击击穿穿穿穿后后后后总总总总是是是是形形形形成成成成收收收收细细细细的的的的发发发发光光光光放放放放电电电电通通通通道道道道，而而而而不不不不再再再再(b(b zi)zi)扩扩扩扩散散散散于于于于间间间间隙隙隙隙中中中中的的的的整整整整个个个个空空空空间间间间。当当当当外外外外回回回回路路路路中

28、中中中阻阻阻阻抗抗抗抗很很很很大大大大，限限限限制制制制了了了了放放放放电电电电电流时，电极间出现贯通两极的断续的明亮细火花电流时，电极间出现贯通两极的断续的明亮细火花电流时，电极间出现贯通两极的断续的明亮细火花电流时，电极间出现贯通两极的断续的明亮细火花 n n火火火火花花花花放放放放电电电电的的的的特特特特征征征征是是是是具具具具有有有有收收收收细细细细的的的的通通通通道道道道形形形形式式式式，并并并并且且且且放放放放电电电电过程不稳定过程不稳定过程不稳定过程不稳定 n n火花间断的原因火花间断的原因火花间断的原因火花间断的原因 第21页/共50页第二十二页，共50页。23电晕电晕(din

29、 yn)放电放电 n n电电电电极极极极曲曲曲曲率率率率半半半半径径径径很很很很小小小小或或或或电电电电极极极极间间间间距距距距离离离离很很很很远远远远，即即即即电电电电场场场场极极极极不不不不均均均均匀匀匀匀，则则则则当当当当电电电电压压压压升升升升高高高高到到到到一一一一定定定定值值值值后后后后，首首首首先先先先紧紧紧紧贴贴贴贴电电电电极极极极在在在在电电电电场场场场最最最最强强强强处处处处出出出出现现现现发发发发光光光光层层层层，回回回回路路路路中中中中出出出出现现现现用用用用一一一一般般般般(ybn)(ybn)仪仪仪仪表表表表即即即即可可可可察察察察觉觉觉觉的的的的电电电电流流流流。随

30、随随随着着着着电电电电压压压压升升升升高高高高，发发发发光光光光层层层层扩扩扩扩大大大大，放放放放电电电电电电电电流也逐渐增大流也逐渐增大流也逐渐增大流也逐渐增大n n发发发发生生生生电电电电晕晕晕晕放放放放电电电电时时时时，气气气气体体体体间间间间隙隙隙隙的的的的大大大大部部部部分分分分尚尚尚尚未未未未丧丧丧丧失失失失绝绝绝绝缘缘缘缘性性性性能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用 第22页/共50页第二十三页，共50页。24刷状放电刷状放电(fng din)n n电电电电

31、场场场场极极极极不不不不均均均均匀匀匀匀情情情情况况况况下下下下，如如如如电电电电压压压压继继继继续续续续升升升升高高高高，从从从从电电电电晕晕晕晕电电电电极极极极伸伸伸伸展展展展出出出出许许许许多多多多较较较较明明明明亮亮亮亮的的的的细细细细放放放放电电电电通通通通道道道道(tngdo)(tngdo)，称称称称为为为为刷刷刷刷状状状状放电放电放电放电 n n电电电电压压压压再再再再升升升升高高高高，根根根根据据据据电电电电源源源源功功功功率率率率而而而而转转转转入入入入火火火火花花花花放放放放电电电电或或或或电电电电弧弧弧弧放放放放电，最后整个间隙被击穿电，最后整个间隙被击穿电，最后整个间隙

32、被击穿电，最后整个间隙被击穿n n如如如如电电电电场场场场稍稍稍稍不不不不均均均均匀匀匀匀，则则则则可可可可能能能能不不不不出出出出现现现现刷刷刷刷状状状状放放放放电电电电，而而而而由由由由电电电电晕晕晕晕放电直接转入击穿放电直接转入击穿放电直接转入击穿放电直接转入击穿 第23页/共50页第二十四页，共50页。25 第24页/共50页第二十五页，共50页。26非自持非自持(zch)放电放电n n外外施施电电压压小小于于Ub时时，间间隙隙内内虽虽有有电电流流，但但其其数数值值甚甚 小小，通通 常常(tngchng)远远小小于于微微安安级级，因因此此气气体体本本身身的的绝绝缘缘性能尚未被波性能尚未

33、被波破坏，即间隙还未被击穿。而且这时电流要依靠外电离因素来维持。如果取消外电离因家，那么电流也将消失（b后出现(chxin)碰撞电离）第25页/共50页第二十六页，共50页。27自持自持(zch)放电放电n n当当电电压压达达到到Uc后后，气气体体中中发发生生了了强强烈烈的的电电离离，电电流流剧剧增增。同同时时气气体体中中电电离离过过程程只只靠靠电电场场的的作作用用已已可可自自行行维维持持，而而不不再再继继续续需需要要外外电电离离因因素素了了。因因此此(ync)Uc以以后后的的放放电电形形式式也也称称为为自自持持放电放电 第26页/共50页第二十七页，共50页。28n n由由非非持持放放电电转

34、转入入自自持持放放电电的的电电压称为起始电压压称为起始电压n n如如电电场场(din chng)比比较较均均匀匀，则则间间隙隙将将被被击击穿穿，此此后后根根据据气气压压、外外回回路路阻阻抗抗等等条条件件形形成成辉辉光光放放电电、火火花花放放电电或或电电弧弧放放电电，而而起起始始电电压压Uc也也就就是是间间隙隙的的击击穿电压穿电压UBn n如如电电场场(din chng)极极不不均均匀匀，则则当当放放电电由由非非自自持持转转入入自自持持时时，在在大大曲曲率率电电极极表表面面电电场场(din chng)集集中中的的区区域域发发生生电电晕晕放放电电，这这时时起起始始电电压压是是间间隙隙的的电电晕晕起

35、起始始电电压压，而而击击穿穿电电压压可可能能比起始电压高很多比起始电压高很多第27页/共50页第二十八页，共50页。29n n汤逊放电理论汤逊放电理论n n流注放电理论流注放电理论n n 这两种理论互相补充，可以这两种理论互相补充，可以说明广阔的说明广阔的pd（压（压n n力和极间距离的乘积力和极间距离的乘积(chngj)）范围内气体放电）范围内气体放电的现象的现象 第28页/共50页第二十九页，共50页。30n n汤汤逊逊理理论论认认为为，当当均均匀匀电电场场、低低气气压压、短短间间隙隙（pd较较小小）条条件件下下，电电子子(dinz)的的碰碰撞撞电电离离和和正正离离子子撞撞击击阴阴极极造造

36、成成的的表表面面电电离离起起这这主主要要作作用用，气气隙隙的的击击穿穿电电压压大大体体上上是是pd的函数的函数第29页/共50页第三十页，共50页。31（1 1）电子）电子(dinz)(dinz)崩的形成崩的形成 （过程过程 ）UUb后，一个起始电子自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(lin)电子作为新的第一代电子，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形成电子崩 第30页/共50页第三十一页，共50页。32 系系数数一一个个电电子子沿沿着着电电场场方方向向行行经经单单位位长长度度后后，平平均均发发生生的碰撞电离次数（形成电子崩）

37、的碰撞电离次数（形成电子崩）如如设设每每次次碰碰撞撞电电离离只只产产生生一一个个电电子子和和一一个个正正离离子子，即即是是一一个个电电子子在在单单位位长长度度行行程程内内新电离出的电子数或正离子数新电离出的电子数或正离子数 系系数数一一个个正正离离子子沿沿着着电电场场方方向向行行经经单单位位长长度度后后平平均均发发生生的的碰碰撞撞电电离离次次数数（离离子子崩崩）可以忽略可以忽略系系 数数 碰碰 撞撞 阴阴 极极 表表 面面(biomin)的的正正离离子子，使使阴阴极极金金属属表表面面(biomin)平平均均释释放放出出的的自自由由电电子子数数（阴阴极极发发射射电子）电子）第31页/共50页第三

38、十二页，共50页。33 系数系数(xsh)(xsh)设：从阴极发出(fch)一个电子，经多次碰撞电离，在经过距离阴极x后，产生n个电子 这n个电子行过dx之后，又会产生dn个新的电子 第32页/共50页第三十三页，共50页。34对于均匀电场，对于均匀电场，对于均匀电场，对于均匀电场，不随空间不随空间不随空间不随空间(kngjin)(kngjin)位置而变位置而变位置而变位置而变 新产生的电子数和正离子数为新产生的电子数和正离子数为新产生的电子数和正离子数为新产生的电子数和正离子数为 第33页/共50页第三十四页，共50页。35（2 2）系数系数(xsh)(xsh)到达阴极到达阴极到达阴极到达阴

39、极(ynj)(ynj)的正离子数的正离子数的正离子数的正离子数从阴极从阴极从阴极从阴极(ynj)(ynj)电离出的电子数电离出的电子数电离出的电子数电离出的电子数第34页/共50页第三十五页，共50页。36（3 3）自持放电）自持放电(fng din)(fng din)条件条件放电由非自持转入放电由非自持转入放电由非自持转入放电由非自持转入(zhu(zhu n r)n r)自持的条件为自持的条件为自持的条件为自持的条件为 第35页/共50页第三十六页，共50页。37物理物理(wl)意义意义 n n引引起起碰碰撞撞电电离离(dinl)的的必必要要条件条件 n n只只有有那那些些自自由由行行程程超

40、超过过xiUiE的的电电子子，才才能能与与分分子子发发生生碰碰撞撞电离电离(dinl)n n若若电电子子的的平平均均自自由由行行程程为为，自自由行程大于由行程大于xi的概率为的概率为 第36页/共50页第三十七页，共50页。38在在单单位位长长度度内内，一一个个电电子子的的平平均均碰撞次数碰撞次数(csh)为为1 其中其中是电离碰撞次数是电离碰撞次数(csh)，气体温度不变时，气体温度不变时，1 Ap第37页/共50页第三十八页，共50页。39代入自持放电(fng din)的临界条件 及得第38页/共50页第三十九页，共50页。40影响击穿影响击穿(j chun)电压的因素电压的因素均匀电场中

41、气体的自持放电的起始电压(diny)，等于气隙的击穿电压(diny)U0。U0f(Pd)第39页/共50页第四十页，共50页。41巴申（Paschen）定律(dngl)巴申曲线(qxin)第40页/共50页第四十一页，共50页。42P0101.3（kPa)空气(kngq)的相对密度第41页/共50页第四十二页，共50页。43n n适适用用于于低低气气压压、短短间间隙隙（Pd比比较较小）小）n n电电力力工工程程上上经经常常接接触触到到的的是是气气压压较较高高的的情情况况（从从一一个个大大气气压压到到数数十十个个大大气气压压），间间隙隙距距离离通通常常也也很大很大 n n两者间的主要差异可概述如

42、下两者间的主要差异可概述如下 n n （1）放放电电(fng din)外外形形 均均匀匀连连续续，如如辉辉光光放放电电(fng din)n n 分分 枝枝 的的 明明细通道细通道n n 第42页/共50页第四十三页，共50页。44辉光辉光(hu un)放电放电第43页/共50页第四十四页，共50页。45第44页/共50页第四十五页，共50页。46第45页/共50页第四十六页，共50页。使用时，直接(zhji)删除本页！精品课件，你值得(zh d)拥有！精品(jn pn)课件，你值得拥有！第46页/共50页第四十七页，共50页。使用(shyng)时，直接删除本页！精品(jn pn)课件，你值得拥

43、有！精品课件，你值得(zh d)拥有！第47页/共50页第四十八页，共50页。使用时，直接(zhji)删除本页！精品课件，你值得(zh d)拥有！精品课件，你值得(zh d)拥有！第48页/共50页第四十九页，共50页。50（2 2）放放放放电电电电时时时时间间间间(shjin)(shjin)电电电电子子子子崩崩崩崩的的的的形形形形成成成成需需需需要要要要时时时时间间间间(shjin)(shjin)，火火火火花花花花放放放放电电电电时时时时间间间间(shjin)(shjin)的计算值比大气压下放电的实测值要大得多的计算值比大气压下放电的实测值要大得多的计算值比大气压下放电的实测值要大得多的计算

44、值比大气压下放电的实测值要大得多（3 3）击穿电压击穿电压击穿电压击穿电压 Pd Pd较大时，计算值与实验值有很大出入较大时，计算值与实验值有很大出入较大时，计算值与实验值有很大出入较大时，计算值与实验值有很大出入 （4 4）阴极材料的影响阴极材料的影响阴极材料的影响阴极材料的影响 实测得到的大气压下的击穿电压和阴极材料无关实测得到的大气压下的击穿电压和阴极材料无关实测得到的大气压下的击穿电压和阴极材料无关实测得到的大气压下的击穿电压和阴极材料无关 当当当当Pd26.66kPacmPd26.66kPacm时，汤逊理论不再适用时，汤逊理论不再适用时，汤逊理论不再适用时，汤逊理论不再适用第49页/共50页第五十页，共50页。