Sau đây sẽ khảo sát một số kết quả gần đây về quá trình phóng điện trong chất lỏng
a) Hình thành và phát triển thác điện tử
Một trong những kết luận quan trọng khi nghiên cứu sự phát triển của thác điện tử là tồn tại một khoảng cách xi kể từ mũi nhọn cho quá trình ion hoá va chạm.
Trên khoảng cách này tồn tại cường độ điện trường tới hạn Ei≈2,5 MV/cm
Sự hình thành thác điện tử trong các chất lỏng tương tự như trong chất khí chỉ mới được chứng minh gần đây cho trường hợp mũi nhọn-cực bản
Khoảng cách này xấp xỉ bằng bán kính cong của mũi nhọn.
11/08/15 Page 86
Tuy nhiên dòng điện trong các trường hợp này khá tản mạn nên các cơ chế của thác điện tử vẫn chưa được mô tả một cách đầy đủ
Điều này phù hợp với các kết quả thực nghiệm
Vì vậy nếu mũi nhọn có bán kính cong nhỏ hơn 0,6 àm thì quá trình ion hoá va chạm không thể xảy ra
11/08/15 Page 87
b) Hình thành các túi (bọt) khí
Khi cường độ điện trường đạt tới một ngưỡng, trong chất lỏng xuất hiện các túi (bọt) khí ở khu vực mũi nhọn một cách rất có hệ thống theo chu trình sinh ra, lớn lên và biến mất.
Năng lượng này được chuyển hoá thành nhiệt năng làm cho chất lỏng bốc hơi
Mô hình mô tả quá trình hình thành streamer từ những túi (bọt) khí được giải thích là kết quả
giải phóng một năng lượng khu trú trong một miền rất hẹp do các thác điện tử Quá trình này đặc biệt rõ nét khi mũi nhọn mang cực tính âm
11/08/15 Page 88
c) Cơ chế hình thành và phát triển của stremaer cực tính âm
. Các điện tử sẽ xuyên vào chất lỏng và tiếp tục sinh ra các khí mới cho đến khi điện áp trong kênh dẫn không đủ để duy trì phóng điện
Nếu điện trường tiếp tục tăng, sẽ xuất hiện một chùm các túi khí nối tiếp nhau
Thời gian đầu trong các túi khí chủ yếu là các hơi do chất lỏng bốc hơi
Quá trình phóng điện trong các túi khí làm cho chúng kéo dài thêm ra
Trong các túi khí này, vận tốc chuyển động của các điện tử lớn hơn nhiều voí sự tiến triển của kênh này
11/08/15 Page 89
Trong một số điều kiện, streamer có dạng hình cây phân nhánh gần giống như streamer cực tính dương
Các streamer xuất hiện khi mũi nhọn mang cực tính âm có dạng hình bụi cây ít phân nhánh mà người ta gọi là bush-like stramer chuyển động với vận tốc nhỏ hơn tốc độ âm thanh (vài trăm mÐt/sec).
Sự phát triển của streamer cần điện áp cao hơn
11/08/15 Page 90
100àm
a) Visualisation d’un stream er négatif en géom étrie sem i-uniform e d=10 m m , h=3 m m , V=30 kV
300ns 1às 3às 6às 8,5às
Echelle
1m m
b ) Visualisation d’un stream er positif en géom étrie sem i-uniform e d=10 m m , h=4 m m , V=25 kV
600ns 1,8às 2,52às 5,7às 23,4às
Echelle
Streamer cực tính âm (trên) và cực tính dương (dưới) trong dầu máy biến áp
11/08/15 Page 91
Trong các điện môi kỹ thuật, các ion dương có thể tập trung gần mũi nhọn mang cực tính âm làm biến dạng điện trường như ta thấy trong chất khí.
Tuỳ theo chất lỏng mà khả năng này hay khả năng khác có thể xảy ra
nếu ngược lại điện cực mũi nhọn mang cực tính âm có thể phóng các ion dương làm suy yếu
điện trường trên mũi nhọn do vậy lại gây khó khăn hơn cho sự xuất hiện các streamer Quá trình này làm cho sự xuất hiện các streamer thuận lợi hơn
11/08/15 Page 92
d) Cơ chế hình thành và phát triển của stremaer cực tính dương
Dưới tác dụng của các quá điện áp mạnh, streamer cực tính dương phát triển với vận tốc cực lớn. Người ta đo dược vận tốc hàng trăm thậm chí hàng nghìn km/s
Trong các chất lỏng tồn tại cả hai dạng streamer
dạng streamer chậm có dạng bush-like chỉ tồn tại trong trường hợp mũi nhọn có bán kính cong rất bé (≈6àm trong cyclohexane) và ở điện áp thấp
ở điện áp cao hoặc mũi nhọn có bán kính cong lớn hơn chỉ có dạng thứ hai : streamer dạng hình cây phân nhánh nhiều hay ít tuỳ thuộc vào chất lỏng
Dạng thứ hai này phát triển với tốc độ siêu âm khoảng 2-3 km/s
Các streamer cực tính dương thường có điện dẫn cao vì vậy nó làm xuất hiện một điện trường ở đầu mút của nó đảm bảo cho nó phát triển về phía điện cực đối diện
11/08/15 Page 93
e) Streamer và phóng điện chọc thủng trong điện trường đồng nhất
Trong điện trường đồng nhất, các nghiên cứu tập trung vào đo điện áp phóng điện chọc thủng. Do khó khăn về kỹ thuật đo và quan sát, có rất ít các nghiên cứu về sự hình thành các streamer trong chÊt láng.
Vì vậy sự hình thành và phát triển streamer tronng điện trường gần đồng nhất chỉ có thể tiến hành bằng cách đo điện áp phóng điện chọc thủng.
Để quan sát được sự hình thành các túi khí, các thác điện tử... bắt buộc phải biết trước vị trí xuất hiện streamer và vì vậy quá trình hình thành phóng điện như thế nào chỉ có thể nghiên cứu trong
điện trường mũi nhọn-cực bản, với hệ số khuyếch đại điện trường hàng nghìn lần nơi mà chúng ta biết chắc chắn rằng streamer luôn luôn xuất hiện ở đầu mút của mũi nhọn.
11/08/15 Page 94
Anode Cathode
d=0,8m m
Các streamer cực tính âm xuất hiện đầu tiên phát triển trên một khoảng cách ngắn và chuyển
động rất chậm
Các streamer cực tính dương xuất hiện ở điên áp cao hơn, phát triển với tốc độ nhanh hơn và được coi là chịu trách nhiệm để dẫn đến phóng điện chọc thủng
các streamer cực tính âm xuất hiện đầu tiên phát triển trên một khoảng cách ngắn và chuyển động rất chậm
Các nghiên cứu về phóng điện chọc thủng dưới tác dụng của điện áp xoay chiều với những khoảng cách khe hở giữa hai điện cực nhỏ hơn 1 cm cho thấy
11/08/15 Page 95