INTRODUCCIÓN Una descarga eléctrica en un medio gaseoso, es un fenómeno en el que un gas, que normalmente, no conduce la electricidad, empieza a hacerlo debido a la ionización de sus átomos. La conducción eléctrica a través de este gas ionizado no sigue la ley de Ohm, sino que se rige por los procesos físicos elementales que se dan entre las partículas cargadas transportadas en el plasma y producidas y absorbidas en los electrodos.

CLASIFICACIÓN Mecanismo de Townsend Mecanismo de Streamer Ley de Paschen

MÉTODO DE TOWNSEND Efecto Townsend, es un fenómeno físico que involucra dispersión de electrones de baja energía por átomos de un gas noble. Cuando un electrón se mueve a través de un gas, su interacción con los átomos del gas genera una dispersión. Estas interacciones están clasificadas como inelásticas, cuando causan excitación o ionización del átomo del gas, y elásticas cuando no la causan.

DESCARGA DE TOWNSEND Efecto de descarga en cascada en un gas sometido a radiación ionizante entre dos electrodos planos. El primer elemento ionizado libera un electrón, y cada colisión subsiguiente libera otro más, de forma que emergen dos electrones de cada colisión sosteniendo la descarga en cadena

La investigación que se realizo para su formular su teoría se baso en planteamiento de dos coeficientes que modelan tanto el comportamiento de moléculas de gas, como la influencia de los electrodos en el proceso de descarga eléctrica en gases.

PRIMER COEFICIENTE DE TOWNSEND Estudió el comportamiento dieléctrico de los gases mediante el análisis de la variación de la corriente medida entre dos electrodos paralelos en función de la tensión aplicado, encontrando que esta corriente se incrementa proporcionalmente con la tensión, hasta en valor a partir del cual se satura.

El valor de saturación de la corriente puede ser superado incrementando el voltaje, con lo cual la corriente presentara un comportamiento exponencial, el cual fue explicado en términos de números de pares de electrones disociados producidos por un electrón que se desplaza en centímetro dentro en la dirección del campo eléctrico. A este concepto Townsend le llamo el “primer coeficiente de ionización”.

SEGUNDO COEFICIENTE DE TOWNSEND De acuerdo a la curva de log I vs d muestra una línea recta de perdida a dada, E se mantiene constante, sin embargo, Townsend comprobó que, a partir de cierto valor de d, se presenta no linealidad en la curva, tal como indica en el gráfico.

Mecanismo avalancha Streamer La teoría formulada por Townsend, terminó por completarse por Loeb y Meek al establecer su teoría de canales o streamers. Que explica los fenómenos de ruptura dieléctrica, en las que bajo ciertas condiciones de presión, la teoría de Townsend no era satisfactoria.

¿CÓMO SE PRODUCE? Se forma: -Una intensa avalancha primaria de electrones. -Genera un campo eléctrico debido a la distribución espacial de carga interna. -Al momento de exceder el campo eléctrico aplicado, se inicia el streamer. -Éste crece y se propaga, siguiendo un camino zigzagueante. Vel_prop=106 m/s Dependiendo de la separación entre electrodos y la tensión aplicada.

Streamer positivo La avalancha no ha crecido lo suficiente y el campo generado por la distribución espacial de carga no es lo suficientemente fuerte para crear una región ionizada, antes de alcanzar el ánodo. Entonces el streamer comienza en el ánodo y crece hacia el cátodo. -El crecimiento del streamer es debido a las avalanchas secundarias de la cabecera (+). -Estas se crean por la liberación de electrones por fotoionización. -Los electrones son rápidamente atraídos por la cabecera del streamer, neutralizando su carga positiva y dejando detrás los iones positivos más lentos.

Streamer negativo El campo creado por la avalancha primaria es lo suficientemente alta para crear el streamer, antes incluso, de llegar al ánodo. -La transición entre la avalancha y el streamer se produce en el espacio de separación de lo electrodos. -Si esta transición avalancha-streamer ocurre cerca del cátodo, se denomina negativa. -Es idéntico a los del streamer positivo, con la pequeña diferencia, de que los electrones de la primera avalancha forman la cabecera negativa del streamer. -Estos neutralizan a los iones positivos de la avalancha secundaria, también creados en la cabecera del streamer por fotoionización.

CRITERIO MATEMÁTICO: Este mecanismo tiene gran relevancia en las descargas eléctricas parciales, principalmente en las producidas por campos no uniformes. Donde: Npc  es la concentración crítica de electrones en una avalancha. Xc  es el camino que recorre la avalancha para iniciar su propagación. d  es la longitud de separación de los electrodos. Esta ecuación se puede emplear tanto en descargas disruptivas como para el de descargas parciales en campos no uniformes.

LEY DE PASCHEN

CURVAS DE LA LEY DE PASCHEN

LEY DE PASCHEN Es la referencia principal cuando se trata de diseñar aeroespaciales con altas tensiones. La tensión de ruptura de campo solo es función de la presión y la separación de los electrodos y es distinta para cada gas y electrodo, a y b son constantes que dependen de la composición del gas.