Выводы:

1.В однородном электрическом поле сходимость экспериментальных данных с принятой аппроксимацией удовлетворительная;

2. В однородном электрическом поле все точки построенные по экспериментальным данным выше критического значения электрической прочности поля ,что полностью согласуется с теорией(Ep=24,5 кв/см);

3. В неоднородном электрическом поле точки построенные по экспериментальным данным ниже критического значения электрической прочности воздуха, что полностью согласуется с теорией;

4.Электрическая прочность воздуха в однородном электрическом поле выше чем в неоднородном электрическом поле;

5.На расстоянии до 1 см электрическая прочность с уменьшением расстояния увеличивается.

Контрольные вопросы

1.Каков механизм пробоя газов? Что такое лавина, стример, лидер, главный разряд?

Процесс в изоляции, при котором она теряет свои изоляционные свойства, под воздействием электрического поля называется электрическим разрядом (пробоем). Значение напряжения электрического поля при этом называют разрядным напряжением (U_р).

Электрический разряд в ОСНП (однородных и слабонеоднородных).

В природе постоянно действуют такие ионизаторы, как космические частицы, радиоактивное излучение Земли, ультрафиолетовое и легкое рентгеновское излучения Солнца. Благодаря этому в промежутке между электродами непрерывно возникают свободные электроны (первое необходимое, но недостаточное условие электрического разряда в газе).

Электрон, двигаясь к аноду, приобретет энергию:

,

где - заряд электрона; - напряженность электрического поля; х – расстояние, пролетаемое электроном в направлении поля.

Если больше энергии ионизации нейтральной частицы воздуха (при нормальном давлении воздуха это выполняется при ), то при столкновении электрона с нейтральной частицей происходит ее ударная ионизация.

Образовавшийся при этом свободный электрон вместе с начальным ионизирует новые молекулы. Число свободных электронов будет непрерывно возрастать. Процесс нарастания числа электронов, движущихся в электрическом поле по направлению к аноду, получил название лавины электронов.

Если после прохождения первой лавины и поглощения заряженных частиц электродами действие внешнего ионизатора прекратится, то прекратится и процесс разряда в промежутке. То есть условие является вторым необходимым, но недостаточным условием для самоподдерживающегося, самостоятельного разряда в воздухе.

Для того, чтобы разряд стал самостоятельным и мог существовать в отсутствие внешнего ионизатора, необходимо, чтобы в результате развития первоначальной лавины появлялся, по крайней мере, один вторичный электрон, способный создать новую лавину (условие самостоятельности разряда). Движущиеся с высокой и одинаковой скоростью электроны образуют фронт лавины. При этом однородное поле деформируется- усиливается на фронте и в хвосте лавины и ослабляется в средней части. В этой части напряженность электрического поля становится недостаточной для ударной ионизации, здесь образуется высокопроводящее плазменное образование – формируется стример (плазма- газ в котором ионизирована значительная часть нейтральных частиц). Напряженность электрического поля на фронте и в хвосте лавины становится достаточной для возбужденных нейтральных частиц, которые, переходя в нормальное состояние, испускают фотоны. При поглощении фотона нейтральной частицей освобождается электрон, происходит акт фотоионизации в объеме воздуха на фронте лавины и фотоимиссия электронов из катода. Кроме того, происходит бомбардировка катода положительными ионами, что вызывает эмиссию электронов из катода. В результате этих процессов вторичной ионизации образуются вторичные электроны, которые в свою очередь образуют вторичные лавины. Минимальное напряжение, при котором возможны процессы вторичной ионизации называется начальным (U_н).

Электроны вторичных лавин, втягиваясь в хвост первичной лавины, замыкают плазменное образование на катод, а на фронте первичной лавины формируют рост стримера в сторону анода. Стример быстро замыкает электроды (V=10⁸ м/с) каналом высокой проводимости (10¹² +/см³). Воздушный промежуток теряет изоляционные свойства – происходит электрический разряд. В ОСНП при выполнении условия самостоятельности разряда, разряд неизбежен, то есть U_н= U_р.

В длинных воздушных промежутках (несколько метров) с РНП удлинение стримера приводит к увеличению емкости между фронтом стримера и анодом и снижению емкостного сопротивления. Ток канале стримера и соответственно его температура возрастают. При становится возможной ионизация нейтральных частиц при их взаимостолкновении - происходит термоионизация. Концентрация зарядов резко увеличивается (10¹⁸ +/см³). Канал стримера перестраивается в канал лидера. На фронте лидера образуется стример, который в свою очередь преобразуется в лидер и т.д. В какой-то момент времени напряженность в промежутке между фронтом лидера и анодом резко возрастает. Здесь возникает интенсивная ионизация и образуется плазма с еще большей концентрацией зарядов, чем в канале лидера. Канал лидера с высокой скоростью, в направлении от анода к катоду, преобразуется в канал еще более высокой проводимости – происходит главный или обратный разряд.