* Vonnegut

Powoduje to konwekcyjny ruch jonów do i od chmury.

Cechy chmury burzowej

- chmura zawiera jedną lub kilka komór czynnych o zasięgu kilku km i średniej aktywności do 30 minut

- ładunek przestrzenny nagromadzony w komorze czynnej dzieli się na ładunek górny z przewagą dodatniego i ładunek dolny z przewagą ujemnego a jego wartość może osiągać do 1000 As

- ładunek przestrzenny, zwłaszcza ujemny , o wartości od ułamka As do kilkudziesięciu As tworzy oddzielne centra, których liczba może dochodzić do kilkudziesięciu

- natężenie pola pod komorą czynną wynosi około 10 kV/m.

Gdy natężenie pola w komorze czynnej przekroczy 100 kV/m, wówczas z kropel deszczu lub kryształków lodu zaczynają się rozwijać wyładowania strimerowe i liderowe dając początek wyładowania kanałowego piorunowego

( między chmurami 60%, między chmurami i ziemią 40% ). Gdy natężenie pola osiąga wartość krytyczną np. przy wierzchołku metalowego masztu następuje rozwój wyładowania oddolnego.

Wyładowanie wstępne skacze od chmury do ziemi z prędkością 1 m/μs ( lider ) , skokami 10- 200 m co 10 do 40 ms

W czasie przemieszczania się lidera wzdłuż drogi utworzonej przez cienki ( kilkumilimetrowy ) silnie zjonizowany kanał plazmowy zostaje rozłożony ujemny ładunek w promieniu do 10 m. Z przemieszczaniem się ładunku jest związany prąd o wartości 100 A. W końcowej fazie rozwoju wyładowania, w miejscu prawdopodobnego uderzenia piorunu zjawia się lider oddolny, który łączy się z liderem odgórnym. Rozpoczyna się wielkoprądowe wyładowanie

główne, przebiegające w górę kanału z początkową prędkością rzędu 100 m/μs ( ale z tendencją do zmniejszania się w miarę upływu ). Prąd wyładowania głównego narasta w czasie kilku mikrosekund do wartości maksymalnej ( kilkadziesiąt kiloamperów ) a następnie maleje w przybliżeniu wykładniczo, osiągając połowę wartości maksymalnej po czasie kilkudziesięciu mikrosekund.

Dielektryki ciekłe

Spośród wielu dielektryków ciekłych największe znaczenie mają :

a) . oleje mineralne ( transformatorowe, wyłącznikowe, kablowe, kondensatorowe ) - Mogą pełnić funkcję izolacji głównej , syciwa, chładziwa, środka gaszącego łuk.

b). dielektryki syntetyczne - chlorodwufenole ( duża wartość przenikalności elektrycznej ε = 5 - 14 i dlatego znajdują zastosowanie głównie w izolacji kondensatorowej) , oleje silnikowe ( duża odporność termiczna i dlatego stosowane tam gdzie ze względu na wysoką temp. nie można stosować olejów mineralnych)

c). oleje roślinne - olej rycynowy ( duża wartość przenikalności elektrycznej ε = 4.5 i dużą wytrzymałością elektryczną na napięcia udarowe i dlatego stosowany w urządzeniach impulsowych )

d). gazy izolacyjne w stanie ciekłym - zalicza się tu SF₆ i N₂ - charakteryzują się wytrzymałością elektryczną silnie zależną od ciśnienia. Płynny azot jest podstawowym dielektrykiem kriogenicznych układów izolacyjnych.

e). woda destylowana - stosowana w kondensatorach impulsowych

Mechanizmy wyładowań w cieczach

1) mechanizm elektronowy - tak jak w gazie źródłem elektronów jest emisja polowa inicjowana gdy natężenie pola przy katodzie jest większe niż 1000 kV/cm. Zjawiający się w cieczy elektron doznaje przyspieszenia pod wpływem pola i zderza się sprężyście z jej cząsteczkami zwiększając energię aż do wywołania zderzenia jonizującego wywołującego lawinę. Dla odległości powyżej kilku cm przechodzi w mechanizm strimerowy i liderowy.

2) mechanizm jonowy - bazuje na przewodnictwie jonowym, które rośnie wraz z natężeniem pola aż do utraty stabilności układu. Dodatkowo wzrost prądu wiąże się z udziałem w tym procesie elektronów z katody.

3) mechanizm gazowy ( pęcherzowy ) - gazy i pary mogą być albo rozpuszczone w cieczy albo tworzyć pęcherzyki. W przypadku istniejącego pęcherzyka gazowego staje się on miejscem zapoczątkowania jonizacji pod wpływem zwiększonego natężenia pola.

E₀ - natężenie pola bez pęcherzyka

Rozwój jonizacji prowadzi do zwarcia pęcherzyka co może doprowadzić do inicjacji przebicia dielektryka ciekłego.

Naprężenie krytyczne E_K dielektryka ciekłego zależy od przewodności elektrycznej cieczy ε₁ i gazu ε₂ , naprężenia powierzchniowego cieczy σ, spadku napięcia na pęcherzyku ΔU i promienia początkowego r pęcherzyka.

Widać że, E_K rośnie gdy promień pęcherzyka r maleje, czyli wzrost ciśnienia cieczy daje wzrost wytrzym. elektryczn.

4) mechanizm mostkowy - wynika z obecności w cieczy zanieczyszczeń (cząstek i włókien materiałów stałych), które w polu elektrostatycznym polaryzują się, następnie przemieszczają pod wpływem sił pola pokonując opór cieczy i tworzą wzdłuż linii sił pola tzw. mostki. Do ich utworzenia potrzebny jest dłuższy czas ( przy kr otkotrwałym działaniu pola nie dochodzi od koncentracji cząstek )

Dielektryki stałe

Wytrzymałość dielektryków stałych określana jest za pomocą napięcia lub natężenia przebicia. Przebicie dielektryka stałego oznacza trwałą utratę właściwości izolacyjnych.

1) mechanizm elektryczny ( przebicia istotnego ) - występuje dla czasów przyłożenia pola krótszych od 1s, zależy od właściwości materiału i temperatury i ma charakter elektronowy. Do jego zainicjowania potrzebne pole > 10 ³ kV/cm i obecność co najmniej jednego elektronu w paśmie przewodnictwa. Pole elektryczne umożliwia przejście elektronów do pasma przewodnictwa i towarzyszy temu wzrost energii elektronów, zwiększa się przewodność dielektryków, maleje wytrzymałość elektryczna i następuje przebicie wysokotemperaturowe. Inne ujęcie mechanizmu elektrycznego tzw. przebicia lawinowego lub strimerowego. zakłada występowanie intensyfikacji niestabilności prądowej aż do uzyskania przez dielektryk całkowitej przewodności

2) mechanizm cieplny ( 1 - 10 000 s ) występuje wówczas gdy dielektryk rozgrzewa się pod wpływem prądu upływu i strat polaryzacyjnych.

3) mechanizm jonizacyjno - starzeniowy - występuje wówczas gdy wytrzymałość dielektryka maleje pod wpływem wyładowań niezupełnych ( zewnętrznych i wewnętrznych ) lub pod wpływem starzenia cieplnego lub elektrochemicznego.

Patrz na odwrotną stronę !!