
【電】 Townsend coefficient
湯生系數(Townsend coefficient)是氣體放電物理學中的核心參數,用于量化電離過程中電子碰撞産生的二次電子數量。該術語在漢英科技詞典中常譯為"Townsend ionization coefficient"或"Townsend discharge coefficient",其定義可參考《英漢綜合物理學詞彙》和《現代電子技術辭典》。
從物理機制角度,湯生系數α表征單位路徑長度内電子引發的電離碰撞次數,其數學表達式為: $$ α = frac{1}{p} left( frac{dn_e}{dx} right) $$ 式中p為氣體壓強,dn_e/dx表示電子密度隨距離的變化率。該公式源自John Sealy Townsend 1903年提出的氣體放電理論。
在工程應用領域,該系數決定着:
權威文獻建議通過Paschen定律實驗測定該參數,具體操作标準詳見國際電工委員會IEC 60664-1絕緣配合技術規範。
湯生系數(Townsend coefficient)是描述氣體放電中電離過程的關鍵參數,由物理學家約翰·塞利·湯生提出。它主要用于量化電子在電場作用下與氣體分子碰撞時産生電離效應的強度。以下是詳細解釋:
物理意義
湯生系數(通常用符號 (alpha) 表示)表示單位距離内一個電子引發電離碰撞的平均次數。在均勻電場中,電子因電場加速獲得動能,當能量足夠高時,與氣體分子碰撞可使其電離,産生新的自由電子,形成“電子雪崩”效應。
數學表達式
根據湯生理論,電子數的增長滿足微分方程:
$$
frac{dn}{dx} = alpha n
$$
積分後得到電子數隨距離的指數增長關系:
$$
n = n_0 e^{alpha x}
$$
其中,(n_0) 為初始電子數,(x) 為電子行進的距離。
應用領域
該系數常用于分析電暈放電、氣體擊穿等物理現象,是等離子體工程和高壓絕緣設計中的重要參數。例如,在湯生放電理論中,電離系數與擊穿電壓直接相關。
理論局限性
湯生理論假設電場均勻且電子碰撞概率恒定,但在高氣壓或極不均勻電場中,實際過程可能偏離理想模型,需結合其他理論修正(如流注理論)。
湯生系數通過量化電離效率,揭示了氣體放電的微觀機制,但其適用性受限于特定條件。如需更深入的技術細節,可參考等離子體物理或放電理論相關文獻。
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