電暈放電——起源、特點和應用

在極度不均勻的電磁場條件下，在外表面曲率高的電極上，在某些情況下會開始電暈放電——氣體中的獨立放電。作為尖端，適合這種現象的形狀可以起作用：尖端、線、角、齒等。

放電開始的主要條件是，在電極的尖銳邊緣附近，必須有比電極之間路徑的其餘部分相對更高的電場強度，這會產生電位差。

對於正常條件下（大氣壓下）的空氣，電場強度的極限值為30 kV/cm；在這樣的電壓下，電極尖端會出現微弱的電暈狀輝光。這就是放電稱為電暈放電的原因。

這種放電的特徵是僅在電暈電極附近出現電離過程，而第二個電極可能看起來完全正常，即沒有形成電暈。

有時可以在自然條件下觀察到電暈放電，例如在樹頂上，這得益於自然電場的分佈模式（雷暴前或暴風雪期間）。

電暈放電的形成按以下方式進行。空氣分子意外電離並發射電子。

電子在尖端附近的電場中經歷加速，並且一旦遇到其路徑中的下一個分子並且電子再次起飛就達到足夠的能量將其電離。在尖端附近的電場中移動的帶電粒子數量像雪崩一樣增加。

如果尖銳的電暈電極是負電極（陰極），在這種情況下，電暈將被稱為負電極，電離電子的雪崩將從電暈的尖端移動到正電極。陰極的熱電子輻射促進了自由電子的產生。

當從尖端移動的電子雪崩到達電場強度不再足以進一步雪崩電離的區域時，電子與中性空氣分子重新結合，形成負離子，然後成為該區域外部的電流載體王冠。負電暈具有特有的均勻發光。

在電暈源是正電極（陽極）的情況下，電子雪崩的運動被引導向尖端，並且離子的運動被引導從尖端向外。帶正電尖端附近的二次光處理有助於雪崩觸發電子的再現。

在遠離尖端的地方，電場強度不足以確保雪崩電離，電流載流子保持正離子向負電極移動。正電暈的特點是流光從尖端向不同方向擴散，在更高的電壓下，流光采用火花通道的形式。

高壓電線的電線上也可能發生電暈，這種現象會導致電力損失，電力主要用於帶電粒子的運動，部分用於輻射。

當線路導體上的場強超過臨界值時，線路導體就會發生電暈。

由於空間電荷的移動和中和，電暈導致電流曲線中出現高次諧波，這會急劇增加電力線對通信線路和線路中電流的有源分量的干擾影響。

如果我們忽略日冕層中的電壓降，那麼我們可以假設電線的半徑和線路的容量會周期性地增加，並且這些值的波動頻率是網絡頻率的 2 倍（這些變化的周期結束於工作頻率的半週期）。

由於大氣現像對線路中電暈的能量損失有重大影響，因此在計算損失時應考慮以下主要天氣類型：晴天、雨、霜、雪。

為了對抗這種現象，電力線的導體根據線路的電壓分為幾個部分，以降低導體附近的局部電壓，原則上防止電暈的形成。

由於導體的分離，由於分離導體的表面積比相同橫截面的單個導體的表面積大，場強降低，分離導體上的電荷增加比導體表面積小的次數。

較小的金屬絲半徑使電暈損失增加得較慢。當相內導體間距為10—20cm時，電暈損失最小，但由於相導體束上有結冰的危險，會導致線路風壓急劇增加，距離為40-50厘米。

此外，高壓傳輸線上還使用了防電暈環，它是由導電材料（通常是金屬）製成的環形線圈，連接到端子或其他高壓硬件部件上。

電暈環的作用是分佈電場的梯度並將其最大值降低到電暈閾值以下，從而完全防止電暈放電或至少防止放電的破壞性影響從貴重設備轉移到戒指。

電暈放電在靜電氣體淨化器以及檢測產品裂紋方面得到實際應用。在復印技術中——給光電導體充電和放電，以及將著色粉轉移到紙張上。此外，電暈放電可用於確定白熾燈內部的壓力（通過相同燈中電暈的大小）。