辉光放电和弧光放电
本质安全型电气设备电路的火花放电状况
电机行业求职平台本质安全型电气设备电路的火花放电状况本安型电路无论是在正常工作状态下，还是在规定的故障状态下，所产生的电火花和热效应都不能点燃规定的爆炸性混合物。
这里所指的电火花是广义的，它包括电路中两个电极间的放电火花，也包括电路切换时产生的电弧，以下统称电路的放电火花。
电路的放电火花，是电气设备在实际运行中由于开关触点的开闭和电路绝缘损坏形成短路而产生的。
而电路绝缘损坏形成短路所产生的电火花相当于开关触点闭合时所产生的电火花。
所以在研究本安电路的电火花时，只需研究开关触点开闭时的放电火花就行了。
放电火花的能量大小是研究本安型电路的核心。
放电火花是电源能量和电路中储能元件的储存能量向通断的电极间隙放电的现象（释放能量），是电路的电子流和电极间气体电离的离子流形成的导电带。
放电火花含有熔融的金属粒子和蒸气（即液态金属桥），在极高的电流密度作用下产生高温和大量的热能。
当这种能量超过了周围爆炸性混合物的最小点燃能量时就会引起爆炸。
通常认为电路放电有三种形式：火花放电、弧光放电和辉光放电。
火花放电的特点是低电压大电流放电，如本安电路中的电容放电、化学电源放电均属于火花放电。
弧光放电为高压击穿时产生的放电，它可以产生持续电弧，电流密度大、能量集中、点燃周围环境中爆炸性混合物的能力强，电感电路能产生弧光放电。
辉光放电是在高电压小电流的条件下发生的，通常认为电压在200~300V以上才能发生辉光放电。
辉光放电的特点是能量不集中，散失大，点燃周圉环境中爆炸性混合物的能力差。
不同性质的电路（电阻性、电感性、电容性）及电路的开关状态（接通、断开、通断速度）。
将对电火花的形成和特点产生不同的影响。
1．电阻电路的火花放电电阻电路没有储能元件，是最简单最基本的电路。
电阻电路通断时所产生的电火花的能量来源于电源，放电过程比较简单。
电阻电路的火花放电电路如图1所示。
当电路断开时，电极间接触面急剧减小，接触部位间的电流密度又急剧增加，可高达103~104A/mm2，而电极间电压逐渐增大。
辉光放电、弧光放电解释
弧光放电arc discharge高温热发射持续弧光放电呈现弧状白光并产生高温的气体放电现象。
无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中，当电源功率较大，能提供足够大的电流（几安到几十安），使气体击穿，发出强烈光辉，产生高温（几千到上万度），这种气体自持放电的形式就是弧光放电。
通常产生弧光放电的方法是使两电极接触后随即分开，因短路发热，使阴极表面温度陡增，产生热电子发射。
热电子发射使碰撞电离及阴极的二次电子发射急剧增加，从而使两极间的气体具有良好的导电性。
弧光放电的特征是电压不高，电流增大的两极间电压反而下降，有强烈光辉。
还有一种弧光放电叫做冷阴极弧光放电，阴极由低熔点材料（如汞）做成。
阴极表面蒸发出的蒸气被电离，在阴极表面附近堆积成空间正电荷层，此电荷层与阴极间极为狭窄区域内形成的强电场引起场致发射，使电流剧增，产生电弧。
弧光放电应用广泛。
可用作强光光源，在光谱分析中用作激发元素光谱的光源，在工业上用于冶炼、焊接和高熔点金属的切割，在医学上用作紫外线源（汞弧灯），等等。
但是大电流电路开关断开时产生的弧火极其有害，应采取灭弧措施。
辉光放电glow discharge低压气体中显示辉光的气体放电(空气中的电子大概在1000对/cm3,由于高压放电现象在低气压状态下会产生辉光现象）现象。
在置有板状电极的玻璃管内充入低压（约几毫米汞柱）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电。
辉光放电的特征是电流强度较小（约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。
辉光放电时，在放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区。
因正离子的漂移速度远小于电子，故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。
辉光放电原理
辉光放电原理
辉光放电是一种在气体中产生的放电现象，其原理是通过在两个电极之间加上
足够的电压，使得气体分子发生电离，产生等离子体，从而产生可见的光。
辉光放电在许多领域都有重要的应用，比如荧光灯、氖灯、等离子体显示器等。
在本文中，我们将深入探讨辉光放电的原理及其应用。
辉光放电的原理主要包括以下几个方面：
1. 电离和复合过程。
当两个电极之间的电压足够大时，电场会加速气体分子，使得它们发生电离。
这些电离的正负离子会在电场的作用下向两个电极移动，当它们再次相遇时，会发生复合过程，释放出光子。
这些光子就是我们所看到的辉光。
2. 离子化和激发态。
在辉光放电中，气体分子被电场离子化后，产生的离子和电子会在电场的作用
下获得能量，从基态跃迁到激发态。
当它们返回基态时，会释放出光子，形成辉光。
3. 电子碰撞激发。
在辉光放电中，电子和气体分子碰撞后会获得能量，使得气体分子跃迁到激发态。
当气体分子返回基态时，会释放出光子，形成辉光。
辉光放电在实际应用中有着广泛的用途。
比如在荧光灯中，通过辉光放电产生
的紫外线激发荧光粉发光；在氖灯中，氖气被放电后产生的红色光线被用于广告招牌和指示灯；在等离子体显示器中，通过辉光放电产生的等离子体来显示图像。
总的来说，辉光放电是一种重要的放电现象，其原理包括电离和复合过程、离
子化和激发态、电子碰撞激发等。
它在荧光灯、氖灯、等离子体显示器等领域有着
广泛的应用。
通过对辉光放电原理的深入理解，我们可以更好地应用这一现象，推动科技的发展和进步。
气体放电
气体放电气体在正常状态下是良好的绝缘介质．但在电压的作用下，也会形成微弱的电流；气体在外加电压作用下产生导通电流的现象称为气体放电。
当加于气体上的电压达到一定数值时，通过气体的电流会突然剧增，气体失去绝缘的性能。
气体在外加电压作用下由绝缘状态转变为导电状态的过程称为击穿。
使气体击穿的最低电压称为击穿电压、气体发生击穿时，电导突增，并伴有光、声、热等现象。
通过实验观察，由于电源功率、电极形状、气体压力等的不同，气体放电现象存在以下几种主要形式： 1．辉光放电外加电压增加到一定值时，通过气体的电流明显增加，气体间隙整个空间突然出现发光现象，这种放电形式称为辉光放电。
辉光放电的电流密度较小，放电区域通常占据整个电极同的空间。
辉光放电是低气压下的放电形式，验电笔中的氖管、广告用霓虹灯管发光就是辉光放电的例子。
2．电晕放电对于电极很尖的极不均匀电场气隙，随外加电压的升高，在电极尖端附近会出现暗蓝色的晕光，并伴有咝咝声。
如电压不继续升高，放电就局限在这较小的菹围内，形成局部放电，称为电晕放电。
发生电晕放电时，气体间隙的大部分尚未丧失绝缘性能，放电电流很小。
电气设备带电的尖角和输电线路，在运行中时有发生这种电晕放电。
3．火花或电弧放电在气体间隙的两极，电压升高到一定值时，气体中突然产生明亮的树枝状放电火花，当电源功率不大时，这种树枝状火花会瞬时熄灭，接着又突然产生，这种现象称为火花放电；当电源功率足够大时，气体发生火花放电以后，树枝状放电火花立即发展至对面电极，出现非常明亮的连续弧光，形成电弧放电。
二、气体中带电质点的产生和消失我们已经知道，气体间隙在外加电压作用下会产生放电，甚至击穿，这说明气体中有大量带电质点产生；而气体间隙击穿后，若去掉外加电压，气体又能恢复到它原来的耐电强度，这说明气体中的带电质点会消失。
1．带电质点的产生气体原子由带正电荷的原子核和若干带负电荷的电子构成。
正常状态下，这些电子受原子核的吸引在各自的轨道上围绕原子核旋转，这时的气体原子是一个整体，呈中性，称为中性原子。
教学参考：自持放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电的区别
自持放电:不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。
这是按照气体放电形成条件来区分的一种气体放电类型，与它并列的是非自持放电。
气体放电的形成需要具备两个基本条件，一是外施电压，它使电极间隙的空间范围内呈现一定强度的电场；二是外界电离因素，它在电极间隙中形成初始带电粒子。
外界电离因素有多种方式，例如，天然辐射或人工光源照射会使空间出现带电粒子。
当外加电压较低时，只有由外界电离因素所造成的带电粒子在电场中运动而形成气体放电电流，一旦外界电离作用停止，气体放电现象即随之中断，这种放电称为非自持放电。
当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生转变，此时若去掉外界激离因素,放电仍继续发展,成为自持放电。
通常所研究的各种气体放电形式如辉光放电、电晕放电、火花放电、电弧放电等都属于自持放电。
形成自持放电的条件可根据汤森理论来确定。
辉光放电稀薄气体中的自激导电现象。
其物理机制是：放电管两极的电压加大到一定值时，稀薄气体中的残余正离子被电场加速，获得足够大的动能去撞击阴极，产生二次电子，经簇射过程形成大量带电粒子，使气体导电。
辉光放电的特点是电流密度小，温度不高，放电管内产生明暗光区，管内的气体不同，辉光的颜色也不同。
正常辉光放电时，放电管极间电压不随电流变化。
辉光放电的发光效应被用于制造霓虹灯、荧光灯等光源，利用其稳压特性可制成稳压管（如氖稳压管）。
气体在低气压状态下的一种自持放电。
对玻璃圆柱状放电管两端施加电压，当压力处于1～0.1托的范围时，由阴极逸出的电子在气体中发生碰撞电离和光电离，此时放电管的大部分区域都呈现弥漫的光辉，其颜色因气体而异，故称辉光放电。
辉光放电与暗放电和电弧放电共同组成可连续变化的3种基本放电形式。
1831~1835年,M.法拉第在研究低气压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。
1858年,J.普吕克尔在1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为19世纪末粒子辐射和原子物理研究的先躯。
辉光放电与弧光放电
辉光放电与弧光放电1汞氩气体放电的全伏—安特性1.1放电管两端刚开始加上电压时，电压很低，放电管中只有微弱电流流过，这个电流只有用非常灵敏的电流计才能测出来，此时电压低，电流小，不能使管内的汞氩气体激发或电离，但由于宇宙线、放射线辐射或光照下，使管内的气体中产生一些原始的电子或正离子，它们的量的很小，称为剩余电离，这些带电粒子在正级电压作用下分别从负极向正级运动（电子流）或从正极向负极运动（离子流）形成电流,随着电压的增加,电流也增大,OA段.1.2当电压继续增加时, 因为带电粒子数目不多,当所有的因为剩余电离产生的带电粒子全部达到电极后，电流就饱和了，这就是说电压升高，电流就不再增加，AB段。
1.3电压再升高时，放电管中电子受电场力加速，管内原始的自由电子速度愈来愈大，它们和汞原子、氩原子、气体分子碰撞时，就能使分子、原子电离，而电子又产生新的自由电子和离子，这些新的自由电子和离子加速后又使更多的原子分子电离，这个过程称雪崩放电，BD段。
1.4当电压升到B点时，由于雪崩放电，电流突然增加，汞离子、氩离子质量大能量高，猛烈轰击阴极，可以使阴极发射出足够多的电子来，电子和汞原子、电子和氩离子碰撞，汞在 4.67V和 5.46V 等能级上和氩在11.53和11.72能级上并不辐射，这些状态称亚稳态，亚稳态在气体放电灯中的启动时可作出重要贡献。
亚稳态原子与电子或其它粒子碰撞时,除了可能产生逐级激发或逐级电离外,也能把激发能交给电子或其它粒子,发生第二类非弹性碰撞.其中,潘宁效应是气体放电中最有用的第二类非弹性碰撞.在适当的两种气体组成的的混合气体中.它的着火电位要低于单种气体的着火电位.这个效应称为潘宁效应,它可用下式来表达.A*+B→A+B*+e+ΔE(ΔE是粒子碰撞后多余的一部分动能)此过程说明,激发态A*原子与B原子相碰, A*原子把自己的激发能转移给B 原子,使B原子电离.这里A*的激发能应大于或至少等于B原子的电离能. A*的激发能越接近于B原子的电离能,这种激发转移的几率就越大.一般来说, A*是亚稳态,因为它能在该能级上停留足够时间长,A*与B原子有足够长的相互作用时间,因此,发生潘宁效应的几率就大了.所以在低压汞荧光灯中,除了Hg以外,还充以适量的氩气,以形成潘宁效应,从而降低灯的启动电压.图D，称为放电着火，相应于D点的电压称为着火电压。
自持放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电的区别
自持放电:不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电类型，与它并列的是非自持放电。
气体放电的形成需要具备两个基本条件，一是外施电压，它使电极间隙的空间范围内呈现一定强度的电场；二是外界电离因素，它在电极间隙中形成初始带电粒子。
外界电离因素有多种方式，例如，天然辐射或人工光源照射会使空间出现带电粒子。
当外加电压较低时，只有由外界电离因素所造成的带电粒子在电场中运动而形成气体放电电流，一旦外界电离作用停止，气体放电现象即随之中断，这种放电称为非自持放电。
当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生转变，此时若去掉外界激离因素,放电仍继续发展,成辉光放电稀薄气体中的自激导电现象。
其物理机制是：放电管两极的电压加大到一定值时，稀薄气体中的残余正离子被电场加速，获得足够大的动能去撞击阴极，产生二次电子，经簇射过程形成大量带电粒子，使气体导电。
辉光放电的特点是电流密度小，温度不高，放电管内产生明暗光区，管内的气体不同，辉光的颜色也不同。
正常辉光放电时，放电管极间电压不随电流变化。
辉光放电的发光效应被用于制造霓虹灯、荧光灯等光源，利用其稳压特性可制成稳压管（如氖稳压管）。
气体在低气压状态下的一种自持放电。
对玻璃圆柱状放电管两端施加电压，当压力处于1～0.1托的范围时，由阴极逸出的电子在气体中发生碰撞电离和光电离，此时放电管的大部分区域都呈现弥漫的光辉，其颜色因气体而异，故称辉光放电。
辉光放电与暗放电和电弧放电共同组成可连续变化的3种基本放电形式。
1831~1835年,M.法拉第在研究低气压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。
1858年,J.普吕克尔在1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为19世纪末粒子辐射和原子物理研究的先躯。
辉光放电有亚正常辉光和反常辉光两个过渡阶段，放电的整个通道由不同亮度的区间组成，即由阴极表面开始，依次为：①阿斯通暗区；②阴极光层；③阴极暗区(克鲁克斯暗区)；④负辉光区；⑤法拉第暗区；⑥正柱区;⑦阳极暗区;⑧阳极光层。
辉光放电的原理及应用
辉光放电的原理及应用1. 引言辉光放电是一种在气体或等离子体中产生可见光的放电现象。
它是一种非常有趣和重要的物理现象，在很多领域都得到了广泛的应用。
本文将介绍辉光放电的原理以及一些常见的应用。
2. 辉光放电的原理辉光放电的原理主要涉及气体分子或原子中的电子激发和退激发过程。
当外加电场作用下，电子获得足够的能量从基态跃迁到激发态，这个过程称为电子激发；而当电子从激发态跃迁回基态时，会释放出能量，在可见光范围产生辉光。
3. 辉光放电的应用3.1 发光装置辉光放电作为一种可见光源，在发光装置中有广泛的应用。
常见的例子包括荧光灯和氖气灯。
荧光灯中的辉光放电通过将电能转化为紫外光，然后由荧光粉转化为可见光。
氖气灯则直接利用氖气的辉光放电产生可见光。
这些发光装置在照明、显示技术等领域发挥着重要的作用。
3.2 电视和显示器在电视和显示器技术中，辉光放电也发挥着重要作用。
在阴极射线管（CRT）技术中，电子通过辉光放电在显像管内激发荧光物质，产生图像。
而在液晶显示器（LCD）技术中，背光源使用白磷辉光灯来提供光源。
3.3 激光器激光器是一种将电能转化为高纯度的单色光的装置，而辉光放电在激光器中也起到了关键的作用。
激光器中的氖气或二氧化碳气体通过辉光放电的方式被激发，产生高能量的光束。
激光器在医疗、通信、测量等领域都有广泛的应用。
3.4 等离子体处理等离子体处理是一种利用辉光放电中的等离子体来处理物体表面的技术。
通过调节辉光放电的参数，可以改变等离子体的性质，从而实现对材料表面的清洗、刻蚀和涂层等处理。
等离子体处理在半导体制造、涂装行业等领域有重要的应用。
3.5 科学研究由于辉光放电的特殊性质，它在科学研究中也得到了广泛的应用。
辉光放电可以用于气体成分的分析，例如质谱仪中的电离源。
它也可以用于材料表面的改性和表征，例如等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。
4. 结论辉光放电是一种重要且有趣的物理现象，其原理涉及电子激发和退激发过程。
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辉光放电
低压气体中显示辉光的气体放电现象。
在置有板状电极的玻璃管内充入低压（约几毫米汞柱）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电。
辉光放电的特征是电流强度较小（约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。
辉光放电时，在放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区。
因正离子的漂移速度远小于电子，故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。
这是辉光放电的显著特征，而且在正常辉光放电时，两极间电压不随电流变化。
在阴极附近，二次电子发射产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分子电离或激发的动能，所以紧接阴极的区域不发光。
而在阴极辉区，电子已获得足够的能量碰撞气体分子，使之电离或激发发光。
其余暗区和辉区的形成也主要取决于电子到达该区的动能以及气体的压强（电子与气体分子的非弹性碰撞会失去动能）。
辉光放电的主要应用是利用其发光效应（如霓虹灯、日光灯）以及正常辉光放电的稳压效应（如氖稳压管）。
弧光放电
呈现弧状白光并产生高温的气体放电现象。
无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中，当电源功率较大，能提供足够大的电流（几安到几十安），使气体击穿，发出强烈光辉，产生高温（几千到上万度），这种气体自持放电的形式就是弧光放电。
通常产生弧光放电的方法是使两电极接触后随即分开，因短路发热，使阴极表面温度陡增，产生热电子发射。
热电子发射使碰撞电离及阴极的二次电子发射急剧增加，从而使两极间的气体具有良好的导电性。
弧光放电的特征是电压不高，电流增大的两极间电压反而下降，有强烈光辉。
还有一种弧光放电叫做冷阴极弧光放电，阴极由低熔点材料（如汞）做成。
阴极表面蒸发出的蒸气被电离，在阴极表面附近堆积成空间正电荷层，此电荷层与阴极间极为狭窄区域内形成的强电场引起场致发射，使电流剧增，产生电弧。
弧光放电应用广泛。
可用作强光光源，在光谱分析中用作激发元素光谱的光源，在工业上用于冶炼、焊接和高熔点金属的切割，在医学上用作紫外线源（汞弧灯），等等。
但是大电流电路开关断开时产生的弧火极其有害，应采取灭弧措施。