§2.6. Переход стримера в искровой разряд в длинных воздушных промежутках. Лидерная стадия разряда

В воздушных промежутках длиной в несколько метров или десятков метров разряд приобретает новые качественные особенности. Проводимость стримеров уже недостаточна для создания хорошо проводящего канала между электродами, и по следу одного из стримеров возникает разряд в новой, так называемой лидерной форме.

Разрядные напряжения промежутков меньше при положительной полярности электрода, с которого начинается разряд. При достаточной концентрации электронов, движущихся под действием напряженности поля в канале, т.е. при достаточно большом токе, возникает интенсивная термоионизация, приводящая к повышению концентрации заряженных частиц в канале стримера, что ведет к росту проводимости плазменного канала и дальнейшему росту тока. Этот процесс начинается у электрода, так как через сечение канала стримера у электрода проходит весь поток электронов. В результате происходит переработка канала стримера в хорошо проводящий плазменный канал – лидер. Лидер представляет собой хорошо проводящий плазменный канал.

Когда лидерный канал достигает конца стримера, наступает пауза. Лидер вследствие его высокой проводимости можно уподобить металлическому стержню, выходящему из электрода. Высокие напряженности на конце такого стержня приводят к образованию нового стримера, продолжающего разрядный канал, новому продвижению лидера и т.д. Такой механизм развития разряда позволяет лидеру перекрывать большие расстояния при относительно малых средних напряженностях поля.

Особенностью разряда в длинных воздушных промежутках является внедрение в промежуток положительного объемного заряда, создаваемого положительным стримером. Этот объемный заряд выравнивает электрическое поле в непробитой части промежутка и тем самым несколько повышает разрядное напряжение.

В случае образования отрицательного лидера поток электронов направлен от электрода. Канал лидера исходит из катода, где в области прикатодного падения напряжения поддерживается ударная ионизация, и возникающие электроны поступают в канал лидера. Вследствие тормозящего действия отрицательных зарядов, выносимых лидером в неионизированную область, продвижение отрицательного лидера затрудняется и требуются более высокие напряжения для полного пробоя промежутка.

§2.7. Главный разряд в длинных промежутках

В момент, когда лидер достигает противоположного электрода, начинается стадия главного разряда. Главный разряд рассматривается на примере промежутка стержень – заземленная плоскость. Аналогичный характер имеет разряд молнии.

Впереди головки лидерного канала прорастают стримеры, прокладывающие путь лидеру. Потенциал лидера так высок, что вокруг лидерного канала образуется коронный чехол, в котором сосредоточивается значительная часть заряда лидера. В момент, когда лидер достигает заземленной плоскости, по лидерному каналу от плоскости начинает распространяться разрядная волна, снижающая потенциал лидера до нуля. Волна распространяется в ионизированной среде коронного чехла, вследствие чего скорость движения разрядной волны составляет примерно 10⁸-10⁹ см/с. С разрядной волной связано стекание заряда лидера в землю. Прежде всего стекают заряды, сосредоточенные в самом лидерном канале. Когда лидерный канал приобретает нулевой потенциал, возникает явление «обратной короны», т.е. коронного разряда из области коронного чехла по направлению к лидерному каналу. В результате заряд коронного чехла также стекает по лидерному каналу в землю.

Процесс распространения по лидерному каналу разрядной волны называется главным разрядом, а канал, охваченный разрядной волной, главным каналом.

Когда главный разряд достигает противоположного электрода (стержня), процесс переходит в новую стадию, характеризующуюся замыканием электродов через плазменный канал высокой проводимости. Эта стадия называется искрой.