Разряд в неоднородных полях

В неоднородном поле в отличие от однородного напряжен­ность поля в различных точках промежутка разная по величине или по направлению. К типичным промежуткам с неоднородным полем отно­сятся стержень - стержень, стержень - плоскость, провод - земля и мно­гие другие реальные изоляционные промежутки.

На рис. 1.9 приведены зависимости напряженностей от рас­стояния между электродами типа стержень - плоскость.

Основные закономерности развития разряда в любых резконеоднородных полях (Kн > 4) практически одинаковы. При некотором начальном напряжении Uh в промежутке возникает самостоятельный разряд в лавинной форме, т.к. вблизи стержня имеется область с напряженностью, превышающей значение , соответствующее возникнове­нию самостоятельной формы разряда (рис. 1.9). Разряд локализуется в этой области, а вторичные лавины поддерживаются либо за счет фото­ионизации из объема газа (при положительной полярности стержня), либо за счет фотоэмиссии или автоэлектронной (холодной) эмиссии с катода (при отрицательной полярности стержня). Такой разряд называ­ется коронным разрядом в лавинной форме. Значение напряжения и на­пряженности поля на электроде при возникновении коронного разряда зависит от степени неоднородности поля. С увеличением степени неод­нородности напряженность на электроде-стержне увеличивается, а на­пряжение возникновения короны уменьшается.

Рис. 1.9. Зависимость напряженности электрического поля от расстояния между электродами типа стержень-плоскость: 1 — ; 2 — ; 3 — — напряженность возникновения самостоятельной формы разряда.

При увеличении напряжения свыше Uн, когда количество электронов в лавине возрастает до 10⁷ — 10⁹, она переходит в плазмен­ное состояние и в промежутке возникает стример у электрода с повы­шенной напряженностью поля. Если в однородном поле возникший стример пересекает весь межэлектродный промежуток, то в резконеодном поле в зависимости от величины напряжения стример, пройдя неко­торое расстояние, может остановиться. При этом плазма его распадает­ся, но вблизи острия возникают новые стримеры, которые также оста­навливаются и их плазма распадается.

Такое состояние разряда устойчивое, т.к. при этом выполняет­ся условие самостоятельности разряда. Этот случай, когда стримеры не достигают противоположного электрода, получил название коронного разряда в стримерной форме.

Для пробоя всего межэлектродного промежутка необходимо еще увеличить напряжение. Тогда образуется канал, который продвига­ется от электрода с повышенной напряженностью (острие) к противопо­ложному электроду. При пересечении искровым каналом всего проме­жутка он преобразуется в электрическую дугу, что означает завершение пробоя. В резконеоднородных полях напряжение пробоя всегда больше напряжения возникновения коронного разряда в любой форме.