- Khi cường độ điện trường đặt lên điện môi vượt quá một giới hạn nào đó xảy ra hiện tượng phóng điện chọc thủng điện môi sự phá hủy độ bền điện của điện môi điện
V.2.2. Các dạng ion hóa xảy ra trong chất khí:
- Q trình ion hóa tự nhiên: trong khơng khí dưới tác dụng của các yếu tố bên ngồi (tia cực ngắn của mặt trời, tia vũ trụ, tia tử ngoại, nhiệt độ…) thường xảy ra mấy chục lần ion hóa trong 1 giây.
- Q trình ion hóa: là q trình biến một phân tử trung hịa thành ion dương và điện tử tự do.
- Năng lượng ion hóa (Wi): năng lượng cần thiết để cung cấp cho phân tử trung hịa để phân tử đó bị ion hóa. Năng lượng ion hóa của các chất khác nhau, phụ thuộc vào năng lượng liên kết giữa hạt nhân và điện tử của phân tử chất khí đó.
- Các dạng ion hóa:
* Ion hóa va chạm:
Khi các phân tử đang chuyển động va chạm nhau, động năng của chúng sẽ chuyển cho nhau và ion hóa xảy ra nếu:
W = mv Wi
2
2
Phan Đình Chung – Bơ mơn Hệ thống điện – Đại học Bách Khoa Đà Nẵng 51
Trong đó:m - khối lượng phân tử v - tốc độ chuyển động của phân tử.
* Ion hóa quang:
Năng lượng cần thiết để ion hóa:
W =h Wi (5-4) Hoặc: i W ch (5-5)
Trong đó: - độ dài sóng của sóng ngắn,
v c = - tần số bức xạ của sóng ngắn c - tốc độ ánh sáng.
* Ion hóa nhiệt:
Năng lượng nhiệt và nhiệt độ cần thiết để xảy ra q trình ion hóa: W = kT Wi
2 3
(5-6) Trong đó: T - nhiệt độ tuyệt đối của chất khí
k = 1,37.10-16 erg/oK - hằng số Bônzơmal 3 dạng ion hố trên xảy ra trong chất khí.
* Ion hóa bề mặt:
Xảy ra trên bề mặt điện cực kim loại (katod).
Để giải thoát điện tử ra khỏi bề mặt điện cực cần một năng lượng nhất định - “cơng thốt” điện tử, phụ thuộc vào vật liệu làm điện cực và trạng thái bề mặt cực.
Bảng 5-2: TRỊ SỐ CƠNG THỐT CỦA KIM LOẠI
Tên kim loại Công thốt (eV)
Nhơm Đồng Sắt 1,8 3,9 3,9
- Ngược lại với q trình ion hóa là q trình kết hợp: các ion dương và các điện tử hay ion âm kết hợp với nhau để tạo nên phân tử trung hịa. Năng lượng ion hóa sẽ được trả lại dưới dạng bức xạ có độ dài sóng:
h = W1+Wk (5-7) Trong đó: h - hằng số Plank, h = 6,5.10-27
Phan Đình Chung – Bơ mơn Hệ thống điện – Đại học Bách Khoa Đà Nẵng 52
∆Wk - sự chênh lệch tổng năng lượng của phân tử trước và sau khi va chạm. - Nếu cung cấp W < Wi: kích thích dao động của điện tử trong phân tử, sau một thời gian ngắn các phân tử bị kích thích trở lại trạng thái bình thường và trả lại năng lượng dưới dạng bức xạ như trên.