Лабы / ТВН Лаба 1

Министерство науки и высшего образования Российской федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Направление 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Отделение Электроэнергетики

Отчет по лабораторной работе №1

«Разряд в слабонеоднородном поле»

Выполнил:

Студенты группы 5А6А ______________ Абдуллаев Б.С.

(дата, подпись)

Проверил преподаватель: _____________ Старцева Е.В.

(дата, подпись)

Томск — 2019

Цель работы: Изучение влияния неоднородности электрического поля на разрядное напряжение между электродами в слабонеоднородном поле.

Краткие сведения

Рисунок 1 – Различные конфигурации электрического поля:

а – однородное; б – слабонеоднородное; в, г – резконеоднородное

Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности , который равен отношению максимальной напряженности к средней напряженности поля между электродами:

Средняя напряженность есть отношение напряжения U, приложенного к электродам, к расстоянию между электродами S:

Процесс роста числа электронов, движущихся к аноду, получил название лавины электронов. Интенсивность размножения электронов в лавине количественно характеризуется коэффициентом ударной ионизации , численно равным числу ионизаций, производимых электронами на пути в 1 см по направлению электрического поля.

Рисунок 2 – Схема экспериментальной установки:

АТ – автотрансформатор, Т – высоковольтный трансформатор, R_защ – защитное сопротивление, V1 и V2 – выпрямители, С1 и С2 – фильтры, R1 и R2 – высоковольтный омический делитель, V – вольтметр, D1 и D2 – электроды.

Таблица 1 – Результаты измерений

S, см	D = 10,5 см								D = 5 см
	U, кВ				, кВ		, кВ/см	, см				, см		, кВ/см
	1	2	3	1				2
1	26	28	28	27,33		27,33		1,1		1,2	1,15		23,77		1,15
2	48	50	48	48,67		24,34		2,2		2,1	2,15		22,64		1,08
3	72	74	74	73,33		24,44		3,6		3,5	3,55		20,66		1,18
4	96	96	96	96		24		5,9		6,1	6		16		1,5

Пример расчета:

Рисунок 3 – График зависимости U=f(S),U=f(S₁)

При увеличении расстояния между шарами неоднородность поля возрастает и заметно влияет на величину разрядного напряжения.

Рисунок 4 – График зависимости =f(S₁)

Вывод: В ходе работы, были получены значения разрядного напряжения и расстояния между электродами в слабо неоднородном поле, так же были вычислены напряженность и коэффициент неоднородности.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности .

2. Процесс роста числа электронов, движущихся к аноду, получил название лавины электронов.

3. Условие самостоятельности разряда в однородном поле можно записать

где S – расстояние между электродами; γ – коэффициент вторичной ионизации

4. Коэффициент ударной ионизации α – коэффициент, характеризующий количественно интенсивность размножения электронов в лавине, численно равный числу ионизаций, производимых электронами на пути в 1 см по направлению электрического поля.

где Е – напряжённость электрического поля, – относительная плотность воздуха.

5. Промежуток между двумя шарами является типовым промежутком со слабонеоднородным полем, который получил широкое распространение в мировой практике как универсальный прибор для измерения амплитудных значений постоянного, переменного и импульсного напряжения. Электроды шар-шар позволяют одновременно исследовать квазиоднородное поле и слабонеоднородное поле.