Ответы на контрольные вопросы:

1. Каковы особенности электрического разряда в неоднородном поле и чем они обусловлены?

Для превращения разряда в неоднородном поле в самостоятельный должно быть выполнено то же условие, что и в однородном поле, т. е. начальная лавина должна обеспечить образование за счет всех вторичных процессов нового электрона на катоде.

Выполнение условия самостоятельности разряда в случае неоднородного поля не обязательно означает полный пробой промежутка в отличие от однородного поля. Если степень неоднородности поля очень велика, то ионизационные процессы концентрируются в узкой зоне вблизи одного или обоих электродов и может образоваться коронный разряд, при котором ток в промежутке хотя и возрастает, но на много порядков меньше тока короткого замыкания между электродами.

Если коронный разряд является устойчивым, то выполнение условия самостоятельности разряда означает появление коронного разряда и соответствующее напряжение называется начальным. Для полного пробоя промежутка напряжение должно быть существенно повышено и пробивное напряжение может быть значительно (иногда в несколько раз) больше начального. Этот случай соответствует резконеоднородным полям.

Если коронный разряд неустойчив, что характерно для полей с не очень большой степенью неоднородности (слабонеоднородные поля), то начальное и пробивное напряжения совпадают. Так как устойчивость коронного разряда носит статистический характер, этот случай соответствует повышенным разбросам пробивных напряжений.

Наконец, при очень малой степени неоднородности поля, ионизация распространяется вдоль всей силовой линии, коронный разряд принципиально возникнуть не может, и начальное напряжение, также как и для однородного поля, равно пробивному. Этот случай соответствует квазиоднородным полям.

2. Почему электрическая прочность воздушных промежутков с резко неоднородным полем зависит от полярности электрода с незначительным радиусом кривизны?

В промежутках с резконеоднородными полями полярность сильно влияет не только на начальные, но и на пробивные напряжения. При одинаковых напряжённостях внешнего поля результирующая напряжённость в области, где образуются вторичные лавины, в случае положительной полярности электрода с малым радиусом кривизны существенно выше, чем в случае отрицательной полярности этого электрода, что облегчает образование стримеров. Поэтому пробивные напряжения в этом случае ниже, чем при отрицательной полярности электрода с малым радиусом кривизны.

При положительной полярности электрода с малым радиусом кривизны новые электроны, обеспечивающие воспроизводство лавин и самостоятельность разряда, образуются только в объеме газа за счет фотоионизации, вызванной излучением предшествующих лавин. Если полярность отрицательная, то новые электроны образуются как в объеме газа, так и освобождаются с поверхности электрода, т.к. он является катодом. Соответственно, коэффициент вторичной ионизации при положительной полярности электрода меньше, напряжение – выше.