Электрические и плазменные явления в атмосфере (стр. 2 из 6)
Закон подобия Пашена. Минимальное пробивное натяжение.
Критические условия пробоя в межэлектродном пространстве.
; где А,В – экспериментальные коэффициенты. 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
- зависимость Е от рL 
, где V- разность 
; 
.Какие минимальные (pL) необходимы, чтобы возник пробой между электродами.
Для воздуха А=15; В=365;
, С=1,18; 
;При концентрации
напряженность между носителями заряда сравнима с напряженностью внешнего электрического поля. 
, где R-среднее расстояние между заряженными частицами.Для теории Таундсена есть предельное значение pL<1000
L~1/5 см, если L>5 – теория не работает.
Стримеры
Стример – умеренный, слабоионизированный, тонкий канал, который произрастает из первичной лавины и может быть направлен в обе стороны, как к положительному, так и отрицательному электроду.
Между К и А возникает разность потенциалов. Электроны эмитируют с поверхности К и т.к. поле достаточно сильно, то его энергии достаточно, чтобы ионизировать атом на расстоянии равном средней длине свободного пробега.
В этом случае возможно возникновение лавины – процесса нарастания концентрации заряженных частиц. Необходимо большое электрическое поле.
С увеличением концентрации заряженных частиц увеличивается внутреннее электрическое поле в лавине обусловленное тем, что положительные ионы все смещаются в сторону К.
E1 – поле внутри лавины.
E – поле между К и А.
Распространение лавины останавливается, т.к. Е1 и Е направлены в различные стороны, т.е. если
. Теперь развитие канала может происходить только по новому сценарию. Необходимо образование новой лавины.Предположим, что какой – то фотон из головки лавины сталкивается с атомом и ионизирует его. Тогда новообразованный электрон может основать новую лавину.
Образование лавины происходит до тех пор, пока ионизационный канал не замкнется на А. Этот канал и называется стримером.
, где 
- скорость распределения зарядов. 
- подвижность. 
; 
. 
Допустим, что лавина распространяется во все стороны в следствии диффузии электронов. За время t она может распространиться на расстояние 
; 
; Допустим, что каждая лавина происходит от одного электрона. Если она развивается, то будет коническое расширение. В головке лавины будут образовываться в слое dxколичество ионов 
;
Если мы его приравняем или проинтегрируем (
- объем слоя, если 
- количество ионов в лавине) 
; 
; 
.Для простоты расчетов предположим, что все положительные ионы сосредоточены в головке лавины и
с радиусом r. 
; 
; 
; 
.Из этого условия получим:
; 
; 
; 
.Из графика видно, если pL>200, то в этом случае кривые практически совпадают. При меньших значениях pL – проявляется вторичная ионизация на Kи коэффициент
начинает изменяться. Мы должны пользоваться теорией Таундсена для пробоя. Рассмотрим второе условие, необходимое для роста стримера: 
; 
- некоторое критическое значение концентрации ионовголовки, при которомвозможно развитие стримера.Только в таких случаях будет развиваться стример. Из головки будет излучаться фотон, который дает толчок для развития лавины.
Если pL=200 тор*см, то
. При атмосферном давлении P=760 мм.рт.ст. и L=10 см. 
.Условие Мика
;Условие Леба
.+ стример катодонаправленный
- стример анодонаправленный.
Лидер
Развитие электрического разряда в межэлектродном пространстве. Можно отметить следующий этап развития после стримера, который называется лидером.
Лидер представляет собой сильно ионизированный канал, который распространяется между электродами в значительной мере переносит потенциал одного электрода к другому.
Этот сильно ионизированный канал представляет собой электронейтральную плазму, которая имеет острие в сторону противоположенного электрода. На этом острие сосредоточен потенциал катода. Это острие с большой скоростью распространяется в направлении анода, тем самым как бы приближая электроды друг к другу. В результате напряженность Е электрического поля между электродами с развитием лидера резко возрастает, потому что Е – это разность потенциалов на расстоянии =1 E=U/L.Этот высокоионизированный канал со временем замыкает электроды.
За счет высокой ионизации плазмы электропроводность ее имеет высокое значение. По лидерному каналу протекает большой ток. Ток в свою очередь разогревает плазму, температура столба резко возрастает, следовательно, возрастает давление, канал начинает расширяться создавая акустическую волну, Мы ее фиксируем в виде грома.
Когда лидер достигает противоположного электрода, в обратном направлении начинает распространяться обратная волна. Обратная волна кладет начало развитию непрерывного разряда. Распространение обратной волны можно характеризовать следующим образом. По мере приближения головки к катоду или аноду резко возрастает напряженность в непроводящем зазоре.
Когда головка лидера касается противоположного электрода, возрастает эмиссия электронов, резко увеличивается концентрация электронов.
Обратная волна приводит к стеканию заряда между электродами.
ЛидерI=100 A.
E=100 В/см.
d=1 мм.
=10 КА/ 
.