Abstract
The Townsend equation for the passage of a spark is analyzed and its inadequacy for explaining sparks in air at near atmospheric pressures is demonstrated. The mechanisms active in air at higher pressures,viz., the electronavalanche and its tip field, photo‐ionization in the gas and positive streamer formation are presented. A quantitative criterion for streamer formation is applied to give a quantitative theory for sparkbreakdown in air at atmospheric pressures. The theory gives quantitative agreement with experiment and predicts departures from Paschen's law. At values of the product, pressure times gap length less than 200 mm×cm in air, the new mechanism is unimportant. The theory is applied to longer sparks at atmospheric pressures and the effect of the decrease in density of photo‐ionization in longer avalanches considered. This leads to a modification of the Meek mechanism by which the electronavalanche slows down while a retrograde positive streamer moves at high speed to the cathode and then advances again. This mechanism enables one to discuss the breakdown potentials of unsymmetrical gaps showing the difference in sparking potential between positive and negative points. The mechanism is correlated with the passage of lightning discharges. Alterations of Meek's theory of the stepped leader are indicated. Part I describes the classical theory of sparkdischarge and the nature of the mechanism which must be active at higher pressures. Part II will consider streamer formation and sparkbreakdown in short and long gaps
چکیده
معادله تاوزند برای عبور یک جرقه آنالیز می شود و بی کفایتی آن برای توضیح جرقه ها در هوا در فشارهای نزدیک اتمسفر به اثبات می رسد. مکانیزم های فعال در هوا در فشارهای بالاتر یعنی بهمن الکترونی و میدان نوک آن، فوتویونش در تشکیل ستون نور مثبت و گاز ارائه می شوند. یک معیار کمی برای تشکیل ستون نور به کار گرفته می شود تا یک نظریه کمی برای جرقه زنی در هوا در فشار اتمسفر به دست آید. این نظریه توافق کمی با آزمایش دارد و انحرافات از قانون پاشن را پیش بینی می کند. در مقادیر حاصلضرب (فشار ضرب در طول شکاف، در هوا کمتر از 200 mm X cm )، مکانیزم جدید مهم نیست. این نظریه برای جرقه های طولانی تر در فشارهای اتمسفر به کار برده می شود و اثر کاهش چگالی فوتویونش در بهمن های طولانی تر در نظر گرفته می شود. این به اصلاح مکانیزم میک می انجامد که در آن بهمن الکترون کند می شود در حالی که یک ستون نور مثبت با سرعت بالا به سمت کاند بر می گردد و سپس دوباره به سمت جلو پیش می رود. این مکانیزم ما را قادر می سازد تا درباره پتانسیل های جرقه زنی شکاف های نامتقارن صحبت کنیم که اختلاف پتانسیل جرقه زنی بین نقاط مثبت و منفی را نشان می دهد. این مکانیزم با عبور تخلیه های آذرخش مرتبط است. تغییر نظریه میک "stepped leader" بیان می شوند. بخش 1 به توصیف نظریه کلاسیک تخلیه جرقه و ماهیت مکانیزمی می پردازد که باید در فشارهای بالاتر فعال باشد. بخش 2 تشکیل ستون نور و جرقه زنی در شکاف های کوتاه و بلند را بررسی خواهد کرد.