TWN ED 2014 15 WYK2 wyladowania w gazach, politechnika PśK, Technika wysokich napieć
[ Pobierz całość w formacie PDF ]//-->POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKAKatedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki ŚwietlnejCzęść IWytrzymałość elektrycznaWykład 23. Wyładowania w gazach3. Wyładowania w gazach3.1. Przewodzenie prądu przez gazPowietrze atmosferyczne wykazuje pewną znikomą przewodność elektryczną (rzędu 10–181/cm) zmienną w czasie i przestrzeni – mniejszą w nocy niż w dzień, większą w miastach.Świadczy to o istnieniu swobodnych nośników elektryczności. Ich koncentracja wynosi 8001000 par jon dodatni + elektron w 1 cm3.Istnienie swobodnych nośników elektryczności świadczy o istnieniu zewnętrznych czyn-ników jonizujących zdolnych do zjonizowania cząsteczek gazu.Zewnętrzne czynniki jonizujące są przyczyną występowania około 10 aktów jonizacjiw 1 cm3w ciągu 1 sekundy (tabela 3.1).Tab. 3.1. Zewnętrzne czynniki jonizująceCzynnik jonizującyRadioaktywność ziemiRadioaktywność powietrzaPromieniowanie kosmiczneDziałalność człowiekaLiczba aktów jonizacji w cm3/s3,14,91,50,5Uwolnienie jednego elektronu wymaga dostarczenia do atomu (cząsteczki) energiiprzekraczającej energię jonizacji tego atomu lub cząsteczki (tabela 3.2).Potencjał jonizacji Vjjest równy liczbowo energii jonizacji Wjwyrażonej w eV.Ładunek elektronu e = 1,610–19C.Tab. 3.2. Potencjały wzbudzenia i jonizacji niektórych gazówGazHH2HeNN2OO2CO2H2ONajniższy potencjałwzbudzenia, V10,2510,819,8–6,0–7,910,07,6Pierwszy potencjałjonizacji, V13,615,424,614,515,613,612,214,412,7Drugi potencjałjonizacji, V––54,429,6–34,8–––3.2. Procesy jonizacyjneNośniki elektryczności powstają w gazie w wyniku działania jonizatorów zewnętrznych(tab. 3.2) jak i wewnętrznych (zjawiska występujące pod wpływem pola elektrycznego).Do procesów jonizacyjnych należą:a) jonizacja zderzeniowa elektronowa i jonowa,b) jonizacja zderzeniowa cieplna (termojonizacja),c) fotojonizacja,d) jonizacja powierzchniowa.Procesy dejonizacyjne to procesy prowadzące do zmniejszania się ilości nośnikówelektryczności w przestrzeni międzyelektrodowej. Są to:a) rekombinacja,b) dyfuzja,c) przechwyt elektronów przez cząsteczki gazu.Zastosujmy oznaczenia:A, B ... – atom gazu,A*, B*, ... – atom wzbudzony,A+, B–, e – jon dodatni, jon ujemny, elektron,Po pierwszym zderzeniu mamy 3 nośniki: jon i 2 elektrony, po drugim – 7, po trzecim – 15 itd.Jonizacja zderzeniowa elektronowazachodziprzy zderzeniach elektronów z cząsteczkami gazu.Elektrony uzyskują w polu elektrycznym energiękinetyczną na drodze pomiędzy zderzeniami zwanądrogą swobodnego przebiegu.Jonizacja zachodzi wówczas, gdy energia kinetycznaelektronu o masie mei prędkości vejest większa odenergii jonizacyjnej cząsteczek gazu Wjmeve2Wj2A + eA*+ e - wzbudzenie atomu,A + eA++ e + e - jonizacja atomu.Wystąpienie zderzeń jonizujących zapoczątkowujewyładowanielawinowe(lawina elektronowa)Tab. 3.3. Średnice cząsteczek różnych gazów i średnie drogi swobodne elektronówJonizacja zderzeniowa jonowa–zderzenia jonów dodatnich z cząsteczkamigazu – praktycznie nie zachodzi.GazH2N2O2SF6Średnica cząsteczek10–10m2,83,83,64,0Średnia droga swobodna10–7m6,53,53,93,2 [ Pobierz całość w formacie PDF ]