Lý thuyết dòng điện của sự cố điện của khí

Bản thân từ "flow" được dịch là "dòng chảy". Theo đó, «bộ truyền phát» là một tập hợp các kênh phân nhánh mỏng mà qua đó các electron và nguyên tử khí bị ion hóa di chuyển theo một loại dòng chảy. Trên thực tế, bộ truyền phát là tiền thân của hiện tượng phóng điện corona hoặc tia lửa điện trong điều kiện áp suất khí tương đối cao và khoảng cách giữa các điện cực tương đối lớn.

Các kênh phát sáng phân nhánh của bộ truyền phát kéo dài và cuối cùng chồng lên nhau, thu hẹp khoảng cách giữa các điện cực — các sợi dẫn điện liên tục (tia lửa) và các kênh tia lửa được hình thành. Sự hình thành của kênh tia lửa đi kèm với sự gia tăng dòng điện trong đó, áp suất tăng mạnh và sự xuất hiện của sóng xung kích ở ranh giới kênh mà chúng ta nghe thấy như tiếng nổ lách tách của tia lửa (sấm sét thu nhỏ).

Đầu phát sáng, nằm ở phía trước luồng kênh, phát sáng nhất. Tùy thuộc vào bản chất của môi trường khí giữa các điện cực, hướng di chuyển của đầu bộ truyền phát có thể là một trong hai điều, do đó phân biệt các bộ truyền phát anốt và catốt.

Nói chung, streamer là một giai đoạn hủy diệt nằm giữa tia lửa và tuyết lở. Nếu khoảng cách giữa các điện cực nhỏ và áp suất của môi trường khí giữa chúng thấp, thì giai đoạn tuyết lở bỏ qua bộ truyền phát và đi thẳng đến giai đoạn tia lửa.

Không giống như thác điện tử, bộ truyền phát được đặc trưng bởi tốc độ cao (khoảng 0,3% tốc độ ánh sáng) của sự lan truyền từ đầu của bộ truyền phát tới cực dương hoặc cực âm, cao hơn nhiều lần so với tốc độ trôi dạt của electron đơn thuần. trong điện trường ngoài.

Ở áp suất khí quyển và ở khoảng cách 1 cm giữa các điện cực, tốc độ lan truyền của phần đầu của bộ truyền phát catốt cao hơn 100 lần so với tốc độ của một trận tuyết lở điện tử. Vì lý do này, bộ truyền phát được coi là một giai đoạn phân tách sơ bộ riêng biệt của quá trình phóng điện vào khí.

Heinz Ratner, thử nghiệm vào năm 1962 với máy ảnh Wilson, đã quan sát quá trình chuyển đổi của một trận tuyết lở thành một dòng chảy. Leonard Loeb và John Meek (cũng như Raettner một cách độc lập) đã đề xuất một mô hình truyền phát giải thích tại sao sự phóng điện tự duy trì hình thành với tốc độ cao như vậy.

Thực tế là có hai yếu tố dẫn đến tốc độ di chuyển cao của đầu phát sóng. Yếu tố đầu tiên là khí ở phía trước đầu bị kích thích bởi bức xạ cộng hưởng, dẫn đến sự xuất hiện của cái gọi là. Các electron tự do trong hạt trong phản ứng ion hóa liên kết.

Hạt electron được hình thành dọc theo kênh hiệu quả hơn so với xảy ra trong quá trình quang hóa trực tiếp.Yếu tố thứ hai là cường độ điện trường của điện tích không gian gần đầu của bộ truyền phát vượt quá cường độ điện trường trung bình trong khoảng trống, do đó đạt được tốc độ ion hóa cao trong quá trình lan truyền của mặt trước bộ truyền phát.

Hình trên cho thấy một sơ đồ về sự hình thành của một bộ truyền phát catốt. Khi phần đầu của thác điện tử đến cực dương, phía sau nó vẫn còn một cái đuôi trong không gian xen kẽ dưới dạng một đám mây ion. Tại đây, do quá trình quang hóa của khí, các trận tuyết lở con xuất hiện, bám vào đám mây ion dương này. Điện tích ngày càng trở nên dày đặc hơn, và theo cách này, thu được một dòng điện tích dương tự lan truyền - chính bộ truyền phát.

Về mặt lý thuyết, tại điểm này trong không gian giữa các điện cực, nơi tuyết lở biến thành dòng chảy, tại một thời điểm nhất định có một điểm tại đó tổng điện trường (điện trường tạo bởi các điện cực và trường điện tích không gian của dòng chảy đầu) ) biến mất. Điểm này được cho là nằm dọc theo trục của trận tuyết lở. Về cơ bản, mặt trước của bộ truyền phát là sóng ion hóa phi tuyến, sóng điện tích không gian phát sinh trong không gian tự do dưới dạng sóng đốt cháy.

Đối với sự hình thành mặt trước của bộ truyền phát catốt, việc phát xạ bức xạ bên ngoài ranh giới của khoảng cách giữa các điện cực là điều cần thiết.Tại thời điểm cường độ điện trường trong đầu bộ truyền phát đạt đến một giá trị tới hạn, tương ứng với sự bắt đầu rò rỉ điện tử, trạng thái cân bằng cục bộ giữa điện trường và sự phân bố vận tốc điện tử bị xáo trộn, điều này nói chung làm phức tạp đáng kể mô hình bộ truyền phát của sự cố điện của chất khí.