Закон Пашена

Кривые Пашена для гелия, неона, аргона, водорода и азота.

Закон Пашена, назван в честь Фридриха Пашена, сформулировавшего этот закон в 1889 году.^[1]

Де Ля Рю и Мюллер (De La Rue and Muller) первыми обнаружили зависимость пробойного напряжения U от произведения давления газа p и расстояния между электродами L. ^[2] Однако их результаты не были замечены и процитированы в работе Пашена. Пашен исследовал зажигание разряда постоянного тока между сферическими электродами, изменяя расстояние L между ними. Он показал, что пробойное напряжение U зависит только от произведения pL, а не отдельно от давления p и зазора L. Этот закон широко известен как закон Пашена. В соответствии с законом, наименьшее напряжение зажигания газового разряда между двумя плоскими электродами (в однородном электрическом поле) есть величина постоянная (и характерная для данного газа) при одинаковых значениях pL. Закон Пашена означает, что кривые зажигания U(p), измеренные для различных расстояний между электродами L, должны наложиться друг на друга, если их построить как функцию U(pL). При выполнении закона Пашена напряжение в минимуме кривой зажигания, а также произведение pL должны сохраняться неизменными, постоянными.

Закон Пашена представляет собой частный случай закона подобия газовых разрядов: явления в разряде протекают одинаково, если произведение давления газа на длину разрядного промежутка остаётся величиной постоянной, а форма промежутка сохраняется геометрически подобной исходной. Однако в ряде работ было замечено, что пробойное напряжение для более длинных зазоров между электродами было заметно выше, чем для узких зазоров при неизменной величине произведения pL. Первыми на отклонения от закона Пашена указали Таунсенд и МакКеллум (Townsend and McCallum) ^[3] и МакКеллум и Клатзов (McCallum and Klatzow). ^[4] Они получили, что при фиксированном pL пробойные напряжения возрастают с увеличением расстояния между электродами. Отклонения от закона Пашена наблюдал также Миллер (Miller) ^[5] , исследовавший напряжения пробоя в неоне при различных расстояниях между электродами. Правые ветви кривых зажигания в криптоне и ксеноне измерили Жак и др. (Jacques et al.).^[6] Они получили, что эти ветви с увеличением расстояния между электродами не совпадают, а смещаются в область более высоких пробойных напряжений.

Лисовский и др. (Lisovskiy, Yakovin, Yegorenkov) ^[7] исследовали пробой газов низкого давления в цилиндрических трубках различного радиуса R, различных расстояниях L между плоскими электродами, различных материалах электродов в диапазоне отношения L/R ≤ 3. Они показали, что обычный закон Пашена для пробоя газа в постоянном электрическом поле выполняется только для коротких разрядных трубок, у которых отношение межэлектродного промежутка к радиусу трубки L/R ≤ 1. Для бόльших значений L/R нужно пользоваться модифицированным законом U = f (pL, L/R). При L/R > 1 увеличение расстояния между электродами L смещает кривые зажигания U(p) в область более высоких пробойных напряжений U и более низких давлений газа (при выполнении обычного закона Пашена кривые зажигания с ростом расстояния между электродами смещаются в диапазон более низких давлений газа при неизменном напряжении в минимуме кривой зажигания).

См. также

• Кривая Пашена

Примечания

1. ↑ Friedrich Paschen (1889). «Ueber die zum Funkenübergang in Luft, Wasserstoff und Kohlensäure bei verschiedenen Drucken erforderliche Potentialdifferenz». Annalen der Physik und Chemie 273 (5): 69–96. DOI:10.1002/andp.18892730505.
2. ↑ De La Rue W., Muller H.W. (1880). «Experimental Researches on the Electric Discharge with the Chloride of Silver Battery». Phil. Trans. Roy. Soc.– London 171 (1): 65–116.
3. ↑ Townsend J. S.; MacCallum S. P. (1928). «Electrical properties of neon». Philosophical Magazine 6 (38): 857 - 878.
4. ↑ McCallum S.P., Klatzow L. (1934). «Deviations from Paschen’s Law». Philosophical Magazine 17 (111): 279–297.
5. ↑ Miller H.C. (1964). «Breakdown potential of neon below the Paschen minimum». Physica 30 (11): 2059–2067.
6. ↑ Jacques L., Bruynooghe W., Boucique R., Wieme W. J. (1986). «Experimental determination of the primary and secondary ionization coefficients in krypton and xenon». J. Phys. D: Appl. Phys. 19 (9): 1731–1739.
7. ↑ Lisovskiy V.A., Yakovin S.D., Yegorenkov V.D. (2000). «Low-pressure gas breakdown in uniform dc electric field». J. Phys. D: Appl. Phys. 33 (21): 2722-2730.