
【电】 paschen's rule
handkerchief
【医】 veil
law
【化】 law
【医】 law
帕邢定律(Paschen's Law)是气体放电物理中的基本定律,描述了气体击穿电压((V_b))与气体压强((p))和电极间距((d))乘积之间的定量关系。其核心内容可概括如下:
在均匀电场中,气体的击穿电压 ((V_b)) 是气体压强 ((p)) 与电极间距离 ((d)) 乘积 ((p cdot d)) 的函数,且存在一个使击穿电压最小的临界 (p cdot d) 值。
Paschen's Law states that the breakdown voltage ((V_b)) of a gas is a function of the product of gas pressure ((p)) and gap distance ((d)) between electrodes, i.e., (V_b = f(p cdot d)). A minimum breakdown voltage occurs at a specific (p cdot d) value.
帕邢定律的经典公式为:
$$
V_b = frac{B cdot p cdot d}{ln(A cdot p cdot d) - ln(ln(1 + frac{1}{gamma}))}
$$
其中:
最小击穿电压条件:当 (p cdot d approx 0.75 , text{Torr·cm})(空气)时,(V_b) 达到最小值(约 327 V)。
初始电子在电场中加速,与气体分子碰撞产生电离,形成雪崩式电子倍增。击穿发生在电子崩规模足以引发自持放电时。
优化电气设备(如变压器、真空断路器)的气体压力与间隙尺寸,避免击穿。
控制辉光放电、电弧放电的启动条件(如霓虹灯离子体刻蚀设备)。
预测低气压环境(如高空、太空)中的放电风险。
Paschen, F. (1889). Ueber die zum Funkenübergang in Luft, Wasserstoff und Kohlensäure bei verschiedenen Drucken erforderliche Potentialdifferenz. Annalen der Physik, 273(5), 69–96.
(首次提出定律的实验研究)
Townsend, J. S. (1915). Electricity in Gases. Oxford University Press.
(奠定电子崩理论,解释帕邢曲线的微观机制)
Raizer, Y. P. (1991). Gas Discharge Physics. Springer.
(系统分析帕邢定律在低温等离子体中的应用)
注:引用来源为经典学术文献,未提供链接因需确保权威性;实际应用中可参考IEEE Xplore、APS Journals等数据库获取原文。
帕邢定律(Paschen's law)是描述均匀电场中气体间隙击穿电压与气压、电极距离关系的物理定律,由德国物理学家弗里德里希·帕邢(Friedrich Paschen)于1889年通过实验发现。以下是详细解释:
帕邢定律表明,气体间隙的击穿电压((V_b))是气体压强((p))和电极间距((d))乘积((p cdot d))的函数,且存在一个特定的(p cdot d)值使击穿电压最小。这一规律适用于平行平板电极的均匀电场。
不同文献对公式的具体形式略有差异,但核心关系一致:
击穿电压与(p cdot d)的关系曲线呈“U”型:
通过帕邢定律,工程师可预测不同气压和间距下的击穿条件,从而优化电气设备的安全性和效率。
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