Лекция №10 Коронный разряд

Непременным условие возникновения коронного разряда является резкая неоднородность электрического поля (у электрода поле должно быть сильнее чем в межэлектродном промежутке). Так обычно бывает, когда характерный размер электрода гораздо меньше межэлектродного расстояния.

Имеющиеся для простых геометрий точные решения уравнений электростатики незаменимы при построении теории короны и интерпретации экспериментов

Характерное давление существования коронного разряда

Коронный разряд принадлежит к числу самостоятельных, и условие его возникновения отражает физический механизм воспроизводства электронов в той области усиленного поля, где происходит ионизация. Механиз размножения электронов существенно зависит от полярности коронирующего электрода.

Вкоронирующем слое поле велико, электроны ионизуют и возбуждают атомы

При ионизации нет, есть только дрейф

1. Отрицательная корона

Если электрод является катодом(такую корону называют отрицательной), происходит размножение лавин. Вторичным процесом служит эмиссия с катода, а возможно, и фотоионизация в объеме газа. Зажигание отрицательной короны, в принципе, не отличается от таунсендовского пробоя и зажигания темного таунсендовского разряда

На катоде:γ- процессы

В слое– ионизация электронами

Во внешней области: электроны и отрицательные ионы (в воздухе) образуют отрицательный объемный заряд, ограничивающий ток короны даже без добавочноо сопротивления.

Корона – незавершенный пробой – пробой только в области коронирующего слоя

2. Положительная корона

Если острие, проволока являются анодом (положительная корона), удаленный большой катод, около которого поле слабое, не принимает участия в размножении. Воспроизведение электронов обеспечивают вторичные фотопроцессы в газе в зоне острия. В отличие от ровного свечения отрицательной короны в положительной наблюдаются светящиеся нити, разбегаюиеся от острия. Пологают, что это - стримеры. В качестве критерия возникновения положительной короны можно принять условие возникновения стримера.

На катоде:нет ничего – очень далеко

В слое– ионизация электронами и возбуждение.

Источник электронов – фотоионизация на границе слоя

Во внешней области: положительный объемный заряд

Замечание: Увеличение напряжения в обоих случаях приводит к полному пробою

Критерии возникновения короны накладывают условие глвным образом на величину масимального поля около коронирующего электрода, которая должна превышать некоторый нижний предел Е_к

Пороговое напряжение для зажигания короны связано с тебуемым значением поля электростатическм законом распределения поля в промежутке. Для критического поля зажигания короны между коаксиальными цилиндрами Пик (1929 г) установил эмпирическую зависимость:

- отношение плотности воздуха к нормальной плотности

- радиус коронирующего электрода

- напряженность электрического поля на поверхности коронирующего электрода

Вольт-амперная характеристика короны

Исходные данные:

1. Толщина коронирующего слоя и падение напряжения в нем малы по сравнению с внешней областью

2. Подвижность частиц – b( и для электронов и для ионов)

Погонная плотность тока:

- ток на внешний электрод (*)

Уравнение Пуассона

Можно считать, что

изJ=const

Для цилиндра при отсутсвии пространственного заряда

Считаем

=>

- напряженность электрического поля на внутренней границе (внешней является разряд

интегрируем от доR,и

Т.к.

(**)

можно считать равной на этом значении поля перкращается пробой

(пространственный заряд мал, поэтому используются формулы электростатики)

Подставляем E_Rв формулу для погонной плотности тока (*)

Подставляем E₀и ρ в выражение дляU(**) и решаем относительноJ:

Если мало , то

Замечание: это очень приближенная теория, т.к. в короне всегда сильные флуктуации

Так как пространсвенный заряд в коронном разряде не очень велик, то для вычиления тока в ней часто используют формулы электростатики.

Контрольные вопросы к лекции №10:

11. Назовите необходимое условие для зажигания короны?

12. Какие виды коронного разряда бывают?

13. Какой механизм размножения частиц при отрицательном коронируюещм электроде?

14. Какой механизм размножения частиц при положительном коронируюещм электроде?

15. Как выглядит критерий Пика, для какой задачи он выведен?

16. Как происходит перенос тока за область размножения частиц?

17. Где можно наблюдать коронный разряд?

18. При каких давлениях существует коронный разряд?

19. Какое свечение у короны с отрицательным электродом?

20. На что накладывают ограничение критерии зажигания корониы?