Разряд в слабонеоднородном поле
Изучение влияния неоднородности электрического поля на разрядное напряжение между электродами в слабонеоднородном поле. Зависимость коэффициента неоднородности электрического поля от расстояния между электродами. Обоснование понятия лавина электронов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.03.2016 |
| Размер файла | 192,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Энергетический институт
Направление подготовки (специальность) - Высоковольтные электроэнергетика и электротехника
Кафедра - ЭЭС
Отчет по лабораторной работе № 1
«Разряд в слабонеоднородном поле»
По дисциплине - Техника высоких напряжений
Выполнили: Гусаров Д.С.
Студенты гр. 5А3В Мотовиловец П.В., Есюпёнок А.П.
Телегин В.А., Старцуев С.Л., Белюга И.В
Отчет принял: Преподаватель Мамашаев Б.К.
Томск 2016
Цель работы: изучение влияния неоднородности электрического поля на разрядное напряжение между электродами в слабонеоднородном поле.
Порядок работы:
1. Ознакомиться с устройством испытательной установки, схема которой представлена на рисунке 1.
2. Установить в держатели электродов шары диаметром D = 12,5 см.
3. Между шарами поочередно устанавливать расстояния S (1-5 см), включать установку и плавно увеличивать напряжение до тех пор, пока не произойдет разряд в промежутке. В этот момент фиксировать разрядное напряжение U. Для каждого расстояния S провести три измерения и результаты занести в табл. 1. Рассчитать среднее значение разрядного напряжения Uср для каждого расстояния S. Во время измерений по п. 3 необходимо выполнять условие S/D < 0,5, чтобы поле между шарами оставалось квазиоднородным. Тогда, при некотором допущении, можно принять, что
4. В испытательной установке заменить шары диаметром 12,5 см на шары диаметром D1=5 см. Установить расстояние между шарами на 1-3 см больше величины S в первом опыте п. 3. Включить установку и плавно увеличить напряжение до значения Uср, рассчитанного для первого опыта п. 3, а затем сближать шары до получения между ними разряда. Измерить длину разрядного промежутка S1. Измерения повторять три раза для каждого из расстояний S п.3.
5. Рассчитать среднее значение расстояния S1ср для каждого разрядного Напряжения Uср. Учитывая, что , определить коэффициент неоднородности электрического поля Кн = Eмакс/Eср.
Результаты измерений занести в табл. 1.
Схема экспериментальной установки
Рисунок 1 Схема экспериментальной установки
Обозначения соответствующей схемы (рисунок 1):
АТ - автотрансформатор; Т - высоковольтный трансформатор;
Rзащ- защитное сопротивление; V1, V2 - выпрямители; С1, С2 - фильтр;
R1, R2 - высоковольтный омический делитель; V - вольтметр;
D1, D2 - электроды.
Таблица 1
Экспериментальные данные
|
S, см |
D = 12,5 см |
D = 5 см |
||||||||||
|
U, кВ |
Uср, кВ |
Eмакс кВ/см |
S1, см |
S1ср, см |
Eср, кВ/c м |
KH |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|||||||
|
1 |
15 |
15,5 |
15,2 |
15,25 |
16,0 |
1,1 |
1 |
1,2 |
1,1 |
13,86 |
1,15 |
|
|
2 |
28 |
29 |
30 |
29,0 |
14,50 |
2,2 |
2,1 |
2,0 |
2,1 |
13,80 |
1,05 |
|
|
3 |
40 |
40 |
39,5 |
40,0 |
12,50 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,3 |
12,12 |
1,03 |
|
|
4 |
53 |
54 |
53,5 |
53,5 |
12,27 |
4,7 |
4,4 |
4,5 |
4,53 |
11,81 |
1,03 |
Дополнительные данные: ,мм. рт. ст,.
Рассчитаем среднее значение расстояния S1ср для каждого разрядного Напряжения Uср. Учитывая, что , определим коэффициент неоднородности электрического поля Кн = Eмакс/Eср.
Примеры расчета Примеры расчета
Примеры расчета
Построим зависимости
Рисунок 2 Зависимость напряжения от расстотяния между электродами
Рисунок 3 Зависимость напряжения от расстотяния между электродами
Рисунок 4 Зависимость коэффициента неоднородоности электрического поля от расстояния между электродами
Ответы на контрольные вопросы
1. Что такое коэффициент неоднородности электрического поля?
Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности Кн, который равен отношению максимальной напряженности Емакс к средней напряженности Еср поля между электродами.
электрический разрядный напряжение электрод
2. Что называется лавиной электронов?
Если в газе между двумя электродами появляется свободный электрон, то, набирая энергию при движении к аноду, он может ионизировать атом или молекулу газа при столкновении. В результате этого многократно повторяющегося процесса появляются новые свободные электроны, число которых непрерывно растет. Этот лавинообразный процесс называют лавиной электронов.
3. В чем заключается условие самостоятельности разряда в газах?
При самостоятельной форме разряда развитие лавины возобновляется, поскольку первичная и последующие лавины создают условия для их возобновления. Эти условия состоят в следующем:
1) Оставшиеся после прохождения лавины положительные ионы, двигаясь к катоду, бомбардируют его и вызывают эмиссию электронов из катода;
2) Возбужденные атомы и молекулы, образующиеся наряду с ионизацией, испускают фотоны, которые могут приводить как к фотоионизации в объеме промежутка, так и к фотоэмиссии электронов из катода. Вторичные электроны могут образовывать лавины в разрядном промежутке.
4. Что называется коэффициентом ударной ионизации?
Интенсивность размножения электронов в лавине характеризуется коэффициентом ударной ионизации б, который равен числу ионизаций, производимых электроном на единице длины пути по направлению электрического поля.
5. Почему при измерении напряжения используются электроды шар-шар, а не плоскость-плоскость?
Использование электродов шар-шар объясняется тем, что они более экономичны при изготовлении, изменять расстояние между ними проще, также промежуток между двумя шарами получил широкое распространение в мировой практике как универсальный прибор для измерения амплитудных значений постоянного, переменного и импульсного напряжения.
Вывод
в ходе данной лабораторной работы изучено влияние неоднородности электрического поля на разрядное напряжение между электродами в слабонеоднородном поле.
Из графиков на рисунке 2 и 3 видно, что при увеличении расстояния между шарами неоднородность поля возрастает и заметно влияет на величину разрядного напряжения, то есть с увеличением расстояния между шарами, разряд в их промежутке происходит значительно дольше и, следовательно, прикладываемое напряжение увеличивает своё значение.
Время срабатывания разрядного напряжения также зависит от диаметра шаров, так как с меньшим диаметром, в нашем случае d=5 см, оно будет меньшем, чем при диаметре большего шара d=15см.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ основных форм самостоятельного разряда в газе. Исследование влияния относительной плотности воздуха на электрическую прочность разрядного промежутка. Определение значения расстояния между электродами, радиуса их кривизны для электрического поля.
лабораторная работа [164,5 K], добавлен 07.02.2015Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Циркуляция вектора напряжённости электрического поля. Потенциал поля точечного заряда и системы зарядов. Связь между напряжённостью и потенциалом электрического поля. Эквипотенциальные поверхности.
реферат [56,7 K], добавлен 15.02.2008Движение электронов в вакууме в электрическом и магнитном полях, между плоскопараллельными электродами в однородном электрическом поле. Особенности движения в ускоряющем, тормозящем полях. Применение метода тормозящего поля для анализа энергии электронов.
курсовая работа [922,1 K], добавлен 28.12.2014Электромагнитное поле. Система дифференциальных уравнений Максвелла. Распределение потенциала электрического поля. Распределения потенциала и составляющих напряженности электрического поля и построение графиков для каждого расстояния. Закон Кулона.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.05.2016Коронный разряд, электрическая корона, разновидность тлеющего разряда; возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности.
лекция [18,9 K], добавлен 21.12.2004Появление вихревого электрического поля - следствие переменного магнитного поля. Магнитное поле как следствие переменного электрического поля. Природа электромагнитного поля, способ его существования и конкретные проявления - радиоволны, свет, гамма-лучи.
презентация [779,8 K], добавлен 25.07.2015Магнитное поле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Магнитные свойства веществ. Условия создания и проявление магнитного поля. Закон Ампера и единицы измерения магнитного поля.
презентация [293,1 K], добавлен 16.11.2011Силовые линии напряженности электрического поля для однородного электрического поля и точечных зарядов. Поток вектора напряженности. Закон Гаусса в интегральной форме, его применение для полей, созданных телами, обладающими геометрической симметрией.
презентация [342,6 K], добавлен 19.03.2013Поиск местонахождения точки заряда, отвечающей за его устойчивое равновесие. Нахождение зависимости напряженности электрического поля, используя теорему Гаусса. Подбор напряжения и заряда на каждом из заданных конденсаторов. Расчет магнитной индукции.
контрольная работа [601,8 K], добавлен 28.12.2010Расчет напряженности и потенциала электрического поля, создаваемого заряженным телом. Распределение линий напряженности и эквипотенциальных линий вокруг тела. Электрическое поле, принцип суперпозиции. Связь между потенциалом и напряженностью поля.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 26.12.2011Электрический заряд и закон его сохранения в физике, определение напряженности электрического поля. Поведение проводников и диэлектриков в электрическом поле. Свойства магнитного поля, движение заряда в нем. Ядерная модель атома и реакции с его участием.
контрольная работа [5,6 M], добавлен 14.12.2009Изучение электромагнитного взаимодействия, свойств электрического заряда, электростатического поля. Расчет напряженности для системы распределенного и точечных зарядов. Анализ потока напряженности электрического поля. Теорема Гаусса в интегральной форме.
курсовая работа [99,5 K], добавлен 25.04.2010Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Напряженность электрического поля. Напряженность поля точечного заряда. Линии напряженности силовые линии. Энергия взаимодействия системы зарядов. Циркуляция напряженности поля.
презентация [1,1 M], добавлен 23.10.2013Ознакомление с особенностями физического электрического поля. Расчет силы, с которой электрическое поле действует в данной точке на положительный единичный заряд (напряженности в данной точке), а также потенциала, создаваемого системой точечных зарядов.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.01.2015- Моделирование на ПЭВМ электрического поля и пробивного напряжения шарового измерительного разрядника
Изучение основных форм самостоятельного разряда в газе, влияние на электрическую прочность и электрическое поле разрядного промежутка основных свойств газа и геометрических характеристик. Использование данных закономерностей в электроэнергетике.
лабораторная работа [274,1 K], добавлен 22.04.2014 Расчет магнитной индукции поля. Определение отношения магнитного поля колебательного контура к энергии его электрического поля, частоты обращения электрона на второй орбите атома водорода, количества тепла при охлаждении газа при постоянном объёме.
контрольная работа [249,7 K], добавлен 16.01.2012Сущность магнетизма, поле прямого бесконечно длинного тока. Форма правильных окружностей, описываемых силовыми линиями электрического поля элемента тока. Структура латентного поля тока. Закон Био-Савара, получение "магнитного" поля из электрического.
реферат [2,2 M], добавлен 04.09.2013Определение потенциала электростатического поля и напряжения (разности потенциалов). Определение взаимодействия между двумя электрическими зарядами в соответствии с законом Кулона. Электрические конденсаторы и их емкость. Параметры электрического тока.
презентация [1,9 M], добавлен 27.12.2011Понятие электрического заряда, единица его измерения. Закон сохранения алгебраической суммы заряда в замкнутой системе. Перераспределение зарядов между телами при их электризации. Особенности взаимодействия зарядов. Основные свойства электрического поля.
презентация [185,5 K], добавлен 07.02.2015Закономерности влияния внешних электрических полей на макроскопические характеристики горения органических топлив. Схемы наложения внешнего электрического поля на пламя. Воздействие организованных внешних полей на процесс горения углеводородных топлив.
курсовая работа [42,6 K], добавлен 14.03.2008
