高电压习题第1章参考答案.doc

第一章参考

1、 空气主要由氮和氧组成，其中氧分子的电离电位较低，为12.5V。
（1） 若由电子碰撞使其电离，求电子的最小速度；
（2） 若由光子碰撞使其电离，求光子的最大波长，它属于那种性质的射线？
（3） 若由气体分子自身的平均动能产生热电离，求气体的最低温度。
答：电子的质量；每个电子伏特为1.602×10－19焦耳；氧分子的电离能。
（1） 电子的动能，因此若要产生碰撞电离，，电子最小速度为：
（2） 光子的最大波长对应于光子最小频率，由电离条件可得最大波长为：

查图2－1－1可知属于紫外线范围。
（3）由气体的平均动能与气体温度的关系，以及氧气分子的电离能，可知

2、 试论述气体放电过程的a、g 系数。
答：a 系数表示一个电子在走向阳极的1cm路程中与气体质点相碰撞所产生的自由电子数（平均值）。当气隙电场强度与气体相对密度值之比不变时，实验结果和理论推导都证实，a 系数与气体的相对密度成正比。a 值对E值非常敏感，场强E的较小变化就会引起a 值的较大变化。
g 系数表示一个正离子撞击到阴极表面时从阴极逸出的自由电子数（平均值）。 g系数与阴极的逸出功有关，因而与阴极的材料及表面状态有关。g 值也与撞击离子的势能和动能有关，但气隙击穿电压对g 的变化不敏感，故通常可将g 视为常数。

3、 什么叫帕邢（巴申）定律？在何种情况下气体放电不遵循巴申定律？
答：帕邢定律：在均匀电场中，例如当d×S＜0.26cm（空气）时，气体的击穿电压Ub与气体相对密度d 、极间距离S并不具有单独的函数关系，而是仅与它们的乘积d×S函数关系，只要乘积不变，Ub就不变。
d×S极小时（短间隙、气压极低时），实验测到的高真空领域内间隙的击穿电压大致保持恒定，不随残余气压而变。高真下间隙击穿的可能是强场发射引起的。
d×S较大时（长间隙、气压高于1~2MPa），气体击穿的提高比气压的增加要慢，呈饱和趋向，偏离了帕邢U形曲线。

4、 均匀电场和极不均匀电场气隙放电机理、放电过程和放电现象有何不同？
答： 放电机理不同：均匀电场气隙，电子的碰撞电离和正离子撞击阴极造成的表面电离在气体放电过程中起主要作用；电子碰控电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用。（汤逊机理和流注机理都可能存在）
极不均匀电场气隙，电子碰控电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用。（只有流注机理）
放电过程不同：均匀电场短间隙［当d×S＜0.26cm（空气）时］的放电过程经过碰撞电离、电子崩的形成、正离子撞击阴极的表面电离，如满足自持条件，气隙击穿。均匀电场长间隙（当d×S＞0.26cm时）的放电过程经过电子崩阶段、流注阶段。
极不均匀电场气隙的放电过程经过非自持放电阶段（电子崩阶段）、流注阶段，对于长间隙，还会出现先导放电和主放电过程。
放电现象不同：均匀电场气隙放电形式有辉光放电、火花放电和电弧放电（当达到自持放电即击穿，无极性效应）
极不均匀电场气隙放电形式有电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电。（当达到自持放电还不能击穿，有极性效应）

5、 长间隙放电与短间隙放电的本质区别在哪里？试解释长空气间隙的平均击穿场强远低于短间隙的原由，形成先导过程的条件是什么？
答：本质区别：长间隙火花放电通道是在放电发展过程中建立的，而不是像短间隙那样在整个间隙被流注通道贯穿后建立的，所以长间隙击穿的平均场强小于短间隙击穿场强。
长间隙放电过程中出现强烈的热电离，形成先导通道，具有相当高的电导和很小的轴向场强，近似把棒极电位带到通道的前端，使通道前端前方的宽广区域内场强增大，引起新的强流注，延长先导通道，而通道前方始终保持很强的场强，使得这样的过程能持续先前发展，直到对面电极。
形成先导过程的条件是：放电发展到出现热电离。

第一次测试题目：

汤逊德理论和流注理论的主要区别在哪里？它们各自的适用范围如何？
答：汤逊汤逊德理论认为：电子的碰撞电离和正离子撞击阴极造成的表面电离在气体放电过程中起主要作用，且气隙的击穿电压大体上是d×S的函数。适用范围：当d×S较小时，对于空气，d×S<0.26cm。
流注理论认为：电子碰控电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用。适用范围：当d×S较大时，对于空气，d×S＞0.26cm。
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