
【电】 Townsend coefficient
汤生系数(Townsend coefficient)是气体放电物理学中的核心参数,用于量化电离过程中电子碰撞产生的二次电子数量。该术语在汉英科技词典中常译为"Townsend ionization coefficient"或"Townsend discharge coefficient",其定义可参考《英汉综合物理学词汇》和《现代电子技术辞典》。
从物理机制角度,汤生系数α表征单位路径长度内电子引发的电离碰撞次数,其数学表达式为: $$ α = frac{1}{p} left( frac{dn_e}{dx} right) $$ 式中p为气体压强,dn_e/dx表示电子密度随距离的变化率。该公式源自John Sealy Townsend 1903年提出的气体放电理论。
在工程应用领域,该系数决定着:
权威文献建议通过Paschen定律实验测定该参数,具体操作标准详见国际电工委员会IEC 60664-1绝缘配合技术规范。
汤生系数(Townsend coefficient)是描述气体放电中电离过程的关键参数,由物理学家约翰·塞利·汤生提出。它主要用于量化电子在电场作用下与气体分子碰撞时产生电离效应的强度。以下是详细解释:
物理意义
汤生系数(通常用符号 (alpha) 表示)表示单位距离内一个电子引发电离碰撞的平均次数。在均匀电场中,电子因电场加速获得动能,当能量足够高时,与气体分子碰撞可使其电离,产生新的自由电子,形成“电子雪崩”效应。
数学表达式
根据汤生理论,电子数的增长满足微分方程:
$$
frac{dn}{dx} = alpha n
$$
积分后得到电子数随距离的指数增长关系:
$$
n = n_0 e^{alpha x}
$$
其中,(n_0) 为初始电子数,(x) 为电子行进的距离。
应用领域
该系数常用于分析电晕放电、气体击穿等物理现象,是等离子体工程和高压绝缘设计中的重要参数。例如,在汤生放电理论中,电离系数与击穿电压直接相关。
理论局限性
汤生理论假设电场均匀且电子碰撞概率恒定,但在高气压或极不均匀电场中,实际过程可能偏离理想模型,需结合其他理论修正(如流注理论)。
汤生系数通过量化电离效率,揭示了气体放电的微观机制,但其适用性受限于特定条件。如需更深入的技术细节,可参考等离子体物理或放电理论相关文献。
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