Расчет пробивного напряжения и напряженности поля: Решение задачи

Для оформления лабораторной работы в тетради вам необходимо выполнить расчеты на основании формул, которые используются для заполнения таблицы 2.2. Поскольку на фотографии представлена пустая форма таблицы, я приведу методику расчета и формулы, которые вам нужно будет применить к вашим экспериментальным данным. 1. Расчет среднего пробивного напряжения Для каждой строки таблицы (для каждого расстояния \( h \)) необходимо вычислить среднее арифметическое значение из трех измерений: \[ U_{cp} = \frac{U_{1} + U_{2} + U_{3}}{3} \] где \( U_{1}, U_{2}, U_{3} \) — значения напряжения при первом, втором и третьем пробоях соответственно. 2. Расчет средней пробивной напряженности поля Пробивная напряженность \( E_{np} \) характеризует электрическую прочность промежутка и рассчитывается по формуле: \[ E_{np} = \frac{U_{cp}}{h} \] где \( U_{cp} \) — среднее пробивное напряжение (кВ), а \( h \) — расстояние между электродами (мм). Итоговая единица измерения будет кВ/мм. 3. Построение графиков (пункт 2.3.8) Вам необходимо построить три кривые на одном графике в осях \( U_{np} \) (ось Y) и \( h \) (ось X): — Для шаровых электродов (линия будет наиболее высокой, так как поле близко к однородному). — Для системы «игла(+) — плоскость(–)». — Для системы «игла(–) — плоскость(+)». Важное замечание по физике процесса: В неоднородном поле (игла — плоскость) пробивное напряжение при положительной полярности на игле \( И(+) \) обычно ниже, чем при отрицательной \( И(-) \). Это связано с особенностями формирования стримеров и накоплением объемного заряда у острия. 4. Анализ результатов и выводы (пункт 4 отчета) При написании вывода в тетрадь можно использовать следующие тезисы: — Электрическая прочность воздуха зависит от формы электродов. В однородном поле (шары при малых расстояниях) она максимальна. — В неоднородном поле (игла — плоскость) наблюдается эффект полярности: \( U_{np} \) при отрицательной игле выше, чем при положительной. — С увеличением расстояния \( h \) пробивное напряжение \( U_{np} \) растет, однако средняя пробивная напряженность \( E_{np} \) в неоднородных полях имеет тенденцию к снижению. Отечественная школа электрофизики (начиная с работ академика А.Ф. Иоффе) внесла фундаментальный вклад в изучение этих процессов, что позволило создать надежные системы передачи электроэнергии высокого напряжения, которыми по праву гордится наша страна.