高气压下计算值远大于实测值。 击穿电压： δS大时，计算值与实验值差别大。 阴极材料的影响：汤逊放电及击穿电压与阴极材料有
关，而高气压下间隙击穿电压基本与电极材料无关
电气绝缘
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三、流注理论（ δS较大）（1939年，雷泽 （H.Reather）提出） 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离 的作用，适用两者乘积大于0.26cm时的情况。同 时该理论注意到空间电荷对电场畸变的作用。
自由电子的过程。
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（1）碰撞游离
1 2
mv2

eEx

Wi
条件：x Ui E
（2）光游离
普朗克常数 6.63×10-34J·s
W h
条件： hc
Wi
（3）热游离
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W 3 kT 2
波尔茨曼常数 1.38×10-23J/K
热力学温度
7
(4)金属表面游离:电极表面的电子逸出功
元素 F Cl Br I
电子亲合能（eV） 3.45 3.61 3.36 3.06
负离子的形成使自由电子数减少，因而对放电发展起抑制 作用。SF6气体含F，其分子俘获电子的能力很强，属强电 负性气体，因而具有很高的电气强度。
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(4)游离与复合作用的关系
游离过程吸收能量，产生电子等带电质点，促进放电过程发 展，电气强度降低，不利于绝缘；
火花放电：贯通两极细亮断续放电通道，间歇击穿； 电弧放电：持续贯通两极细亮放电通道，完全击穿；
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二、气体带电质点的产生： 1、气体分子本身的游离 游离：在电场的作用下中性质点中电子摆脱原子核 的束缚成为自由电子的过程。 游离形式：碰撞游离、光游离、热游离
2、金属表面游离： 金属中的电子摆脱金属表面的位能势垒的束缚成为
第二章 电介质的击穿特性
当绝缘间隙的电压过高时，电介质会由绝缘状态转 变为良导体，这种状态称为电介质的击穿。
击穿电压：间隙击穿时的最低临界电压。 击穿场强：间隙击穿电压与间隙距离之比。
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1
第一节 气体放电的基本概念
一、气体放电
(1)空气在强电场下放电特性 气体在正常状态下是良好的绝缘体,在一个立方 米体积内仅含几千个带电粒子,但在高电压下,气 体从少量电荷会突然产生大量的电荷,从而失去 绝缘能力而发生放电现象. 一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态
复合过程释放能量，使带电质点减少消失，阻碍 放电过程 的发展，有利于保持绝缘强度。
两种过程在气体放电过程中同时存在，条件不同，强弱程度 不同。游离主要发生在强电场、高能量区；复合主要发生在低 电场、低能量区。
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第二节 均匀电场中的气体放电
一、汤生理论（ps较小） 1903年英国物理学家（J.S.Townseen）提出气体 放电理论，尽管适用范围有限，但对放电机理的阐 述具有普遍意义，至今仍是放电物理的基础理论。
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Байду номын сангаас
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3 几个概念
(1).电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子
(2).非自持放电 去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止
(3).自持放电 不需要外界游离因素存在,放电也能维持下去
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非自持放电和自持放电的不同特点
电流随外施电压的提 高而增大，因为带电 质点向电极运动的速 度加快复合率减小
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1 汤逊放电理论适用条件: 均匀电场,低气压,短间隙 实验装置
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2 均匀电场中气体的伏安特性
oa段: 随着电压升高，到达阳极的 带电质点数量和速度也随之 增大
ab段： 电流不再随电压的增大而 增大，良好绝缘状态，电 流很小。
bc段： 电流又再随电压的增大而 增大
c点:电流急剧突增
γ过程与自持放电条件
一个电子从阴极到阳极因电子崩形成正离子数为 eas-1，正
离子撞击阴极形成二次自由电子数为γ(eas-1) ，若它等于1， 意味着阴极产生原电子的一个后继电子替身，使放电得以自 持。
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二、巴申定律(帕邢定律）
a.表达式: U F f ( S )
b.均匀电场中几种气体 的击穿电压与δs的关系 C、应用：空气断路器 和真空断路器就是利用 此规律来提高击穿电压 和降低体积与尺寸的。
电流饱和，带电质 点全部进入电极， 电流仅取决于外游 离因素的强弱（良 好的绝缘状态）
电流开始增 大，由于电 子碰撞游离 引起的
电流急剧上升 放电过程进入 了一个新的阶 段（击穿）
自持放电 起始电压
外施电压小于Ub时的放电是非自持放电。电压到达Ub后，电流剧增，间隙中 电离过程只靠外施电压已能维持，不再需要外电离因素。
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汤逊自持放电理论
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汤逊放电理论的适用范围
研究表明：汤逊理论能解释低气压、δS较小时的放电现象； 当δS过小或过大时，放电机理变化，不适用。 δS过大时，汤逊理论无法解释许多实验现象。(δ为气体的相对 密度)
放电外形：出现放电分支细通道，非充满放电空间。 放电时间：低气压下汤逊理论的计算值与实验符合，
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电子崩的形成（bc段电流剧增原因）
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电子碰撞电离系数α：代表一个电子沿电力线 方向行经1cm时平均发生的碰撞电离次数。
dn ndx
x
n n0e0 dx
dn dx
n n n0e x
n n0es
n n n0 n0 (es 1)
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2
电气绝缘
输电线路以气体作 为绝缘材料
3
电气绝缘
变压器相间绝缘 以气体作为绝缘 材料
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第一节 气体放电的基本概念
(2)气体放电的形式：气体中流通电流的各种形式。
辉光放电：充溢电极空间，电流密度小1-5mA/cm2, 正伏安特性，绝缘状态；
电晕放电：高场强附近出现发光薄层， 通道仍是绝缘状态；
一些金属的逸出功
金属
逸出功
铝
1.8
银
3.1
铜
3.9
铁
3.9
氧化铜
5.3
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三、气体中带电粒子的消失：去游离
（1）扩散：带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动. （2）复合：正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子
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(3)附着效应:气体中负离子的形成
电子与气体分子或原子碰撞时，也有可能发生电子附着过程 而形成负离子，并释放出能量，称为电子亲合能。电子亲合 能的大小可用来衡量原子捕获一个电子的难易，越大则越易 形成负离子。