电晕放电——起源、特点和应用

在极度不均匀的电磁场条件下，在外表面曲率高的电极上，在某些情况下会开始电晕放电——气体中的独立放电。作为尖端，适合这种现象的形状可以起作用：尖端、线、角、齿等。

放电开始的主要条件是，在电极的尖锐边缘附近，必须有比电极之间路径的其余部分相对更高的电场强度，这会产生电位差。

对于正常条件下（大气压下）的空气，电场强度的极限值为30 kV/cm；在这样的电压下，电极尖端会出现微弱的电晕状辉光。这就是放电称为电晕放电的原因。

这种放电的特征是仅在电晕电极附近出现电离过程，而第二个电极可能看起来完全正常，即没有形成电晕。

有时可以在自然条件下观察到电晕放电，例如在树顶上，这得益于自然电场的分布模式（雷暴前或暴风雪期间）。

电晕放电的形成按以下方式进行。空气分子意外电离并发射电子。

电子在尖端附近的电场中经历加速，并且一旦遇到其路径中的下一个分子并且电子再次起飞就达到足够的能量将其电离。在尖端附近的电场中移动的带电粒子数量像雪崩一样增加。

如果尖锐的电晕电极是负电极（阴极），在这种情况下，电晕将被称为负电极，电离电子的雪崩将从电晕的尖端移动到正电极。阴极的热电子辐射促进了自由电子的产生。

当从尖端移动的电子雪崩到达电场强度不再足以进一步雪崩电离的区域时，电子与中性空气分子重新结合，形成负离子，然后成为该区域外部的电流载体王冠。负电晕具有特有的均匀发光。

在电晕源是正电极（阳极）的情况下，电子雪崩的运动被引导向尖端，并且离子的运动被引导从尖端向外。带正电尖端附近的二次光处理有助于雪崩触发电子的再现。

在远离尖端的地方，电场强度不足以确保雪崩电离，电流载流子保持正离子向负电极移动。正电晕的特点是流光从尖端向不同方向扩散，在更高的电压下，流光采用火花通道的形式。

高压电线的电线上也可能发生电晕，这种现象会导致电力损失，电力主要用于带电粒子的运动，部分用于辐射。

当线路导体上的场强超过临界值时，线路导体就会发生电晕。

由于空间电荷的移动和中和，电晕导致电流曲线中出现高次谐波，这会急剧增加电力线对通信线路和线路中电流的有源分量的干扰影响。

如果我们忽略日冕层中的电压降，那么我们可以假设电线的半径和线路的容量会周期性地增加，并且这些值的波动频率是网络频率的 2 倍（这些变化的周期结束于工作频率的半周期）。

由于大气现象对线路中电晕的能量损失有重大影响，因此在计算损失时应考虑以下主要天气类型：晴天、雨、霜、雪。

为了对抗这种现象，电力线的导体根据线路的电压分为几个部分，以降低导体附近的局部电压，原则上防止电晕的形成。

由于导体的分离，由于分离导体的表面积比相同横截面的单个导体的表面积大，场强降低，分离导体上的电荷增加比导体表面积小的次数。

较小的金属丝半径使电晕损失增加得较慢。当相内导体间距为10—20cm时，电晕损失最小，但由于相导体束上有结冰的危险，会导致线路风压急剧增加，距离为40-50厘米。

此外，高压传输线上还使用了防电晕环，它是由导电材料（通常是金属）制成的环形线圈，连接到端子或其他高压硬件部件上。

电晕环的作用是分布电场的梯度并将其最大值降低到电晕阈值以下，从而完全防止电晕放电或至少防止放电的破坏性影响从贵重设备转移到戒指。

电晕放电在静电气体净化器以及检测产品裂纹方面得到实际应用。在复印技术中——给光电导体充电和放电，以及将着色粉转移到纸张上。此外，电晕放电可用于确定白炽灯内部的压力（通过相同灯中电晕的大小）。