IONIZACIN Y DESCARGAS EN
LOS MATERIALES AISLANTES
Tpicos Especiales: Luis Ortiz N
Procesos favorables y desfavorables a las descargas
Coeficientes de Townsend y efectos de los ctodos
Procesos de las descargas en los gases
Descargas en campos uniformes y no uniformes
IONIZACIN EN GASES
Tpicos Especiales: Luis Ortiz N
Generacin de iones: Ionizacin por colisin de electrones Fotoionizacin Ionizacin por colisin de un ion positivo Ionizacin trmica Separacin de un electrn de un ion negativo.
Prdidas de iones: Recombinacin Unin con ion negativo Difusin
Procesos favorables a las descargas
1) Fotoionizacin: La luz ultravioleta, las radiaciones de las descargas, los rayos csmicos, etc., introducen energa en los tomos del gas en forma
de fotones. Si la energa es suficiente se puede desprender un electrn
F Ae
A
2) Ionizacin por choque: Segn la energa que adquiera el electrn,los choques pueden ser elsticos o inelsticos
Choque elstico: no hay cambios de energa en el tomo. El electrn pierde energa
Choque inelstico: ocuren cambios en la energa interna del tomo
e A
F
e
A
e A
e
e
A
Excitacin Ionizacin
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Procesos desfavorables a las descargas
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1) Recombinacin: En el caso del choque de un electrn con un ion positivo sin energa suficiente, se produce la neutralizacin de las cargas,
irradindose una cierta cantidad de energa
e A+F
A
2) Unin con ion negativo: Un electrn libre dotado de escasa energa puede chocar con un tomo neutro ligndose a l, formando
un ion negativo
e A A
Las molculas de los halgenos y el vapor de agua tienen la
capacidad para ligarse electrones
Primer coeficiente de Townsend
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eeAeA deII 0I=corriente en el entrehierro
I0=corriente inicial en el gas debido a una fuente externa
d=longitud del entrehierro
=primer coeficiente de ionizacin de Townsend
Procesos catdicos de emisin
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Los electrodos juegan un papel muy importante en una descarga en un gas,
aportan electrones para iniciar, completar y mantener la descarga.
En condiciones nornales fuerzas electrostticas impiden que los electrones
abandone el electrodo slido. Para vencer estas fuerzas se requiere de una
cierta energa quntica mnima. Este correspondiente potencial es conocido
como la funcin de trabajo y es caracterstica de cada material.
Mecanismos para liberar iones:
a) Emisin fotoelctrica
b) Emisin electrnica por
iones positivos y excitacin
del tomo por impacto
c) Emisin termoinica
d) Emisin por campo
Segundo coeficiente de Townsend
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)1(10 d
d
e
eII
I=corriente en el entrehierro
I0=corriente inicial en el gas debido a una fuente externa
d=longitud del entrehierro
=primer coeficiente de ionizacin de Townsend
=segundo coeficiente de ionizacin de Townsend
Iones y fotones bombardean el ctodo produciendo emisiones de nuevos electrones.
Esta liberacin de electrones desde el ctodo representa un proceso secundario ( )
Formacin de la descarga en un gas
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Proceso de la descarga:
1. Formacin de una avalancha o
nube electrnica
2. Distorsin del campo elctrico por la
carga elctrica espacial, intensificacin
del fenmeno
3. Formacin de un canal plasmtico en
direccin al nodo y al ctodo (canal de
descarga previa
4. Intensificacin del proceso por
fotoionizacin
5. Formacin del canal plasmtico
Formacin de la descarga en un gas
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Caracterstica de la descarga en un gas con E uniforme
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Descargas en campo elctrico no uniforme
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Ui= tensin de incepcin ss1
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