本章教学目的与要求：掌握电弧的物理特性，了解气体放电的物理过程；掌握直流电弧的特性及熄弧原理，熟知在直流开关电器中可以使用的促使直流电弧尽快熄灭的原理方法；掌握交流电弧的伏—安特性，熟悉电弧电压对交流电路电流的影响，了解交流电弧的能量计算及电弧数学模型。本章教学重点与难点：电弧的物理特性，生弧电压与生弧电流；直流电弧的伏—安特性与熄灭原理；交流电弧的伏－安特性，零休现象本章教学基本内容：气体放电的物理过程电弧的物理特性直流电弧的伏—安特性直流电弧的熄灭原理直流电弧的能量直流电弧熄灭时的过电压交流电弧的伏—安特性电弧电压对交流电路电流的影响交流电弧的能量计算麦也耳电弧数学模型第三章电弧的基本特征实验室模拟磁环爆发第三章电弧的基本特征第三章电弧的基本特征空间天体等离子体概述背景知识§3-1气体放电的物理过程§3-2电弧的物理特征§3-3直流电弧的燃烧与熄灭§3-4交流电弧的特性小结第三章电弧的基本特征概述一、电弧是一种气体放电现象，也是一种等离子体（Plasma）。二、学习电弧知识的目的是掌握电弧规律，尽快熄弧。三、“电弧”的定义：定义(1)：开断电路时，在触头间隙中出现的一团温度极高、发强光和能够导电的近似圆柱体的气体。可出现于大气、真空、油介质和SF6气体介质等中间。概述定义(2)：在大气中开断电路时，当电源电压U>U0=（12～20）Ｖ，被开断电流Ｉ>（0.25～1）Ａ时，触头间隙中产生的一团温度极高、发强光、能导电的近似圆柱体的气体。2、气体放电：指弧隙中气体由绝缘状态变为导体状态，使电流得以通过的现象。概述背景知识“等离子体——Plasma”一、等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除固、液、气外的物质存在的第四态。看似“神秘”的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99％。固体冰液体水气体水汽等离子体电离气体温度00C1000C100000C背景知识它是由大量带电粒子组成的非束缚态的宏观体系。非束缚性：异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（电子、离子），而不是其结合体。粒子与电磁场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电磁场（外场及粒子产生的自洽场）的运动紧密耦合，不可分割。集体效应起主导作用：等离子体中相互作用的电磁力是长程的，每个粒子均与周围许多粒子同时发生作用。背景知识二、等离子体分为两种：高温和低温等离子体。1、高温等离子体只有在温度足够高时发生的，例如焊工们用高温等离子体焊接金属。太阳和恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99％。它是高温等离子体。2、低温等离子体是在常温下发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。背景知识低温等离子体现在广泛运用于多种生产领域，如等离子电视，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性，更重要的是在电脑芯片中的蚀刻运用，让网络时代成为现实。低温等离子体体还可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。现在人们已经掌握利用电场和磁场产生来控制等离子体。背景知识人类的生存伴随着水，水存在的环境是地球文明得以进化、发展的的热力学环境，这种环境远离等离子体物态普遍存在的状态。因而，天然等离子体就只能存在于远离人群的地方，以闪电、极光的形式为人们所敬畏、所赞叹。由地球表面向外，等离子体是几乎所有可见物质的存在形式，大气外侧的电离层、日地空间的太阳风、太阳日冕、太阳内部、星际空间、星云及星团，毫无例外的都是等离子体。背景知识第三章地球上，人造的等离子体也越来越多地出现在我们的周围。日常生活中：日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器典型的工业应用：等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处理高技术应用：托卡马克、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波器件、离子源、强流束、飞行器鞘套与尾迹背景知识密度(cm-3)温度(度)太阳核心磁约束聚变霓虹灯北极光火焰闪电日冕氢弹星际空间荧光气体液体固体人类居住环境惯性聚变星云太阳...
