Влияние полярности электродов

В неравномерных и несимметрических электрических полях на величину электрической прочности газа весьма сильно влияет полярность электродов. На рисунке 8 показаны электроды, образующие неравномерное и несимметричное электрическое поле. На этих схемах полярность острия различная, а расстояние электродами одинаковое. В обоих случаях очаг ионизации располагается вблизи острия, т.е. в месте, где напряжённость электрического поля максимальна.

При положительной полярности стержня электроны, двигаясь от плоскости к игле, ионизируют нейтральные частицы и, образуя лавину электронов уходят на иглу. Положительно заряженные ионы, которые тяжелее электронов в 1836 раз, остаются в пространстве и медленно перемещаются к противоположному электроду. Таким образом, вблизи стержня создаётся положительный объёмный заряд, где направление напряжённости внешнего электрического поля и объёмного заряда совпадают.

Присутствие положительного объёмного заряда в межэлектродном пространстве уменьшает поле вблизи стержня и усиливает его в большей части пространства.

Рис. 8.

1 – начальное распределение напряжения; 2 – установившееся распределение напряжения.

Механизм развития разряда со стержня при отрицательной полярности отличается от описанного выше механизма разряда при положительной полярности. Начальные напряжения ионизации и лавинообразования при стержнях обеих полярностей одинаковы, но при отрицательной полярности иглы объёмный положительный заряд концентрируется вблизи острия. Электроны под действием поля выносятся в зону с меньшей напряжённостью электрического поля, и большинство из них захватывается нейтральными молекулами с образованием отрицательных ионов. В результате создаётся второй объёмный заряд из рассеянных отрицательных ионов в остальной части промежутка. Поэтому поле вблизи катода усиливается, а в большей части пространства оно ослабевает. Это приводит к увеличению пробивного напряжения.