简要分析汤逊理论与流注理论对气体放电过程
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试题一气体放电的基本物理过程一、选择题1)流注理论未考虑 的现象。
2)A .碰撞游离B .表面游离C .光游离D .电荷畸变电场 3)先导通道的形成是以 的出现为特征。
4)A .碰撞游离B .表面游离C .热游离D .光游离 5)电晕放电是一种 。
6)A .自持放电B .非自持放电C .电弧放电D .均匀场中放电 7)气体内的各种粒子因高温而动能增加,发生相互碰撞而产生游离的形式称为 。
8)A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离 9)______型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
10)A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶 11)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件 12)A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨 13)污秽等级II 的污湿特征:大气中等污染地区,轻盐碱和炉烟污秽地区,离海岸盐场3km~10km 地区,在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少,其线路盐密为 2/cm mg 。
14)A.≤B.>~C.>~D.>~ 15)以下哪种材料具有憎水性 16)A. 硅橡胶B.电瓷C. 玻璃 D 金属二、填空题17)气体放电的主要形式: 、 、 、 、 18)根据巴申定律,在某一PS 值下,击穿电压存在 值。
19)在极不均匀电场中,空气湿度增加,空气间隙击穿电压 。
20)流注理论认为,碰撞游离和 是形成自持放电的主要因素。
21)工程实际中,常用棒-板或 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。
22)气体中带电质子的消失有 、复合、附着效应等几种形式 23)对支持绝缘子,加均压环能提高闪络电压的原因是 。
24)沿面放电就是沿着 表面气体中发生的放电。
25)标准参考大气条件为:温度C t 200 ,压力 0b kPa ,绝对湿度30/11m g h 26)越易吸湿的固体,沿面闪络电压就越______ 27) 等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上________含量的一种方法28)常规的防污闪措施有: 爬距,加强清扫,采用硅油、地蜡等涂料三、计算问答题29)简要论述汤逊放电理论。
第一章1-1简要分析汤逊理论与流注理论对气体放电过程,电离因素以及自持放电条件的观点有何不同?并说明这两种理论各自的适用范围.汤逊理论:电子碰撞电离是气体放电的主要原因,二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子,逸出电子是维持气体放电的必要条件。
电离的主要因素是空间碰撞电离。
正离子碰撞阴极导致的表面电离是自持放电的必要条件。
适用范围,均匀场、低气压、短气隙( Pd<27kPa.cm )流注理论:空间的光电离是气体放电的主要原因。
电离的主要因素是空间的光电离。
流注理论自持放电条件:间隙中一旦出现流注,放电就可以由空间光电离自行维持。
适用范围,高气压、长气隙( Pd>27kPa. cm )1-4试分析极间距离相同的正极性棒-板与负极性棒-板自持放电前·后的气体放电的差异。
自持放电前的阶段(电晕放电阶段)正极性“棒—板”:因棒极带正电位,电子崩中的电子迅速进入棒极,正离子暂留在棒极附近,这些空间电荷削弱了棒极附近的电场而加强了外部空间的电场,阻止了棒极附近流注的形成,使得电晕起始电压有所提高负极性“棒—板”:因棒极带负电位,电子崩中电子迅速向板极扩散,正离子暂留在棒极附近,这些空间电荷加强了棒极附近的电场而消弱了外部空间的电场,使得棒极附近流注容易形成,降低了电晕起始电压电晕放电电压:正极性“棒—板”〉负极性“棒—板”自持放电后的阶段(击穿放电阶段)正极性棒—板:当电压进一步提高,随着电晕放电区的扩展,强场区逐步向板极推进,流注发展是顺利持续的,直至气隙被击穿,其击穿电压较低负极性棒—板:当电压进一步提高时,电晕区不易向外扩展,流注发展是逐步顿挫的,整个气隙的击穿是不向外扩展,流注发展是逐步顿挫的,整个气隙的击穿是不顺利的,其击穿电压比正极性时高得多,击穿完成时间也要长得多击穿放电电压:正极性“棒—板”〈负极性“棒—板”1-5试对极间距离相同的正极性棒-板·负极性棒-板·板-板·棒-棒四种电极分布的气隙直流放电电压进行排序?并简述这种排序的原因。
气体放电的汤森德机理与流注机理主要区别1. 引言气体放电是指在气体中添加一定的能量使其开始导电现象。
作为一项重要的物理现象,气体放电在工业生产和科学研究中有着广泛的应用。
气体放电的机理主要有汤森德机理和流注机理,两种机理均有其独特的特点。
本文将详细介绍气体放电的汤森德机理和流注机理的区别。
2. 汤森德机理汤森德机理是指把气体加压并在高电压电源下加以激发,使气体分子激发成为第一次电离态(即电子的激发态)。
在经过复杂的过程后,电子从激发态退回到基态时会释放出能量,这就导致了气体分子的第二次电离。
气体分子的电离会加速电子的激发,并不断释放出更多的电子。
这种过程被称为放电击穿。
汤森德机理中,气压越高、放电时间越长,释放出的电荷就会越多,而放电的电流会越来越弱。
此外,当电压小于气体空气击穿电压(大约为3×106 V/m)时,没有放电现象;反之,当电压大于这个值时,气体就会“击穿”,电流快速增加。
在汤森德放电中,电子数密度的增加是很缓慢的,并且气体中的电离实际上取决于长的时间平均数。
因此,汤森德放电主要适用于气体放电现象研究。
3. 流注机理流注机理是指把电源应用于两个电极之间的气体中,产生一个窄而高的流束,其电压足以在两个电极之间形成放电。
由于气压很低,电子和离子几乎不会与其他气体分子碰撞,因此它们可以自由地移动。
由于气体量非常小,粒子在短时间内就可以穿过流束,从而导致电导率增加。
这个过程被称为“流注放电”。
流注机理中,液体和气体都可以用作流体,但大多数情况下都选择气体。
这种放电的电压通常为几百伏到几千伏,电流可达数十安。
流注放电速度特别快,能量高,可以使绝缘体表面上的污染物一次性烧掉,因此它近年来得到了很广泛的应用。
4. 两种机理的区别两种放电机理之间最本质的区别在于:流注机理中,粒子速度足以消融物质表面,从而导电,而汤森德放电则是通过分子之间的电离传导电荷。
此外,汤森德放电需要较长的时间才能使电子数密度逐渐升高,而在流注放电中,由于粒子速度很高,短时间内就能形成高密度电子气云。
习题1
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1.简要分析汤逊理论与流注理论对气体放电过程、电离因素以及自持放电条件
的观点有何不同?
答:汤逊理论理论实质:电子碰撞电离是气体放电的主要原因,二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子,逸出电子是维持气体放电的必要条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后,电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变,流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。
2.解释α、β、γ、η系数的定义。
答:α系数:它代表一个电子沿着电场方向行径1cm长度,平均发生的碰撞电离次数。
β系数:一个正离子沿着电场方向行径1cm长度,平均发生的碰撞电离次数。
γ系数:表示折合到每个碰撞阴极表面的正离子,使阴极金属平均释放出的自由电子数。
η系数:即一个电子沿电场方向行径1cm时平均发生的电子附着次数。
3.均匀电场和极不均匀电场气隙放电特性有何不同?
答:在均匀电场中,气体间隙内流注一旦形成,放电达到自持的程度,气隙就被击穿。
不均匀电场分稍不均匀和极不均匀,在同样极间距离时稍不均匀电场的击穿电压比均匀电场的均匀电场气隙的要低,在极不均匀电场气隙中自持放电条件即是电晕起始条件,由发生电晕至击穿的过程还必须升高电压才能完成。
4.对极间距离相同的正极性棒-板、负极性棒-板、板-板、棒-棒四种电极布局的
气隙直流放电电压进行排序?
答:负极性棒-板最高,其次是棒-棒和板-板,最小的是正极性棒-板。
5.气隙有哪些放电现象?
答:在极不均匀电场中,气隙完全被击穿以前,电极附近会发生电晕放电,产生暗蓝色的晕光,这种特殊的晕光是电极表面电离区的放电过程造成的。
在外电离因素和电场作用下,产生了激发、电离、形成大量的电子崩,在此同时也产生激发和电离的可逆过程-复合,这就是电晕。
6.如何提高气隙的放电电压?
答:一是改善气隙中的电场分布,使之均匀化,二是设法削弱或抑制气体介质中的电离过程。
7.简述绝缘污闪的发展过程及防污措施。
答:绝缘子污闪是一个复杂的过程,大体可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展等阶段,采用措施抑制或阻止各阶段的形成和转化,就能有效地阻止污闪事故。
防污措施:1.增大爬电比距 2.清扫表面积污 3.用防污闪涂料处理表面 4.采用半导体釉和硅橡胶的绝缘子。
8.雷击放电过程与实验室的长气隙放电过程有何主要区别?
答:雷击放电与实验室的长间隙火花放电有着某些共同之处。
但由于雷电路径往往达数千米,是一种超长间隙的火花放电,而且作为电极的雷云,它不是一个金属极板,因此,雷电又不同于实验室中的长间隙放电,它具有多次重复雷击现象和特点。
一次雷击的三个阶段:先导阶段、主放电和迎面流注阶段、余辉阶段。
当先导接近地面时,因周围电场强度达到了能使空气电离的程度,在地面或突出的接地物体上形成向上的迎面先导(也称迎面流注)。
当它与下行先导相遇时,进入了第二个阶段也就是主放电阶段,出现了强烈的电荷中和过程,伴随着雷鸣和闪光。
n主放电完成后,云中剩余电荷沿导电通道流向大地,这一阶段称为放电的余辉(或余光)阶段,电流约数百安,持续时间0.03s~0.15s.。