Электрический пробой в газе — это процесс, при котором газ начинает проводить электрический ток, что происходит при наличии сильного электрического поля. Механизмы возникновения электрического пробоя можно объяснить через несколько ключевых процессов:

Ионизация газа: При достаточной силе электрического поля свободные электроны, находящиеся в газе, получают энергию и могут сталкиваться с нейтральными атомами или молекулами, вызывая их ионизацию. Этот процесс с каждым столкновением генерирует ещё больше свободных электронов, что приводит к лавинному процессу и, в конечном итоге, к пробоя.

Поток заряженных частиц: Увеличение температурной энергии приводит к повышению скорости частиц, что увеличивает вероятность столкновений и ионизации.

Рекомбинация: После пробоя в газе могут происходить процессы рекомбинации, когда ионы и электроны соединяются, что может повлиять на время пробоя.

Зависимость параметров пробоя от давления и расстояния можно описать с помощью закона Паскена. Этот закон утверждает, что напряжение пробоя (Ud) в газе зависит от расстояния между электродами (d) и давления газа (p). В математической форме закон Паскена может быть представлен как:

[ U_d = B \cdot p \cdot d + A \cdot \ln (pd) ]

где:

( U_d ) — напряжение пробоя,( p ) — давление газа,( d ) — расстояние между электродами,( A ) и ( B ) — коэффициенты, зависящие от типа газа.

Основные выводы из закона Паскена:

Влияние давления: При низком давлении вероятность рекомбинации и количество молекул, с которыми могут сталкиваться электроны, уменьшается, что ведет к более низкому напряжению пробоя. В высоких давлениях напряжение пробоя растет из-за увеличения концентрации молекул.

Влияние расстояния: С увеличением расстояния между электродами (при прочих равных условиях) вероятность пробоя уменьшается, поскольку электроны должны преодолеть большее расстояние, и вероятность их столкновения с молекулами газа меньше.

Таким образом, электрический пробой в газе зависит как от давления, так и от расстояния между электродами, что подтверждается законом Паскена.