Закон Пашена

Зако́н Па́шена, назван в честь Фридриха Пашена, сформулировавшего этот закон в 1889 году.

Кривые Пашена для гелия, неона, аргона, водорода и азота.

Де ла Рю и Мюллер (De La Rue and Muller) первыми обнаружили зависимость пробойного напряжения $U$ от произведения давления газа $p$ и расстояния между электродами $L$. Однако их результаты не были замечены и процитированы в работе Пашена. Пашен исследовал зажигание разряда постоянного тока между сферическими электродами, изменяя расстояние $L$ между ними. Он показал, что пробойное напряжение $U$ зависит только от произведения $pL$, а не отдельно от давления $p$ и зазора $L$. Этот закон широко известен как закон Пашена. В соответствии с законом, наименьшее напряжение зажигания газового разряда между двумя плоскими электродами (в однородном электрическом поле) есть величина постоянная (и характерная для данного газа) при одинаковых значениях $pL$. Закон Пашена означает, что кривые зажигания $U(p)$, измеренные для различных расстояний между электродами $L$, должны наложиться друг на друга, если их построить как функцию $U(pL)$. При выполнении закона Пашена напряжение в минимуме кривой зажигания, а также произведение $pL$ должны сохраняться неизменными, постоянными.

Закон Пашена представляет собой частный случай закона подобия газовых разрядов: явления в разряде протекают одинаково, если произведение давления газа на длину разрядного промежутка остаётся величиной постоянной, а форма промежутка сохраняется геометрически подобной исходной. Однако в ряде работ было замечено, что пробойное напряжение для более длинных зазоров между электродами было заметно выше, чем для узких зазоров при неизменной величине произведения $pL$. Первыми на отклонения от закона Пашена указали Таунсенд и МакКеллум (Townsend and McCallum) и МакКеллум и Клатзов (McCallum and Klatzow). Они получили, что при фиксированном $pL$ пробойные напряжения возрастают с увеличением расстояния между электродами. Отклонения от закона Пашена наблюдал также Миллер (Miller), исследовавший напряжения пробоя в неоне при различных расстояниях между электродами. Правые ветви кривых зажигания в криптоне и ксеноне измерили Жак и др. (Jacques et al.). Они получили, что эти ветви с увеличением расстояния между электродами не совпадают, а смещаются в область более высоких пробойных напряжений.

Лисовский и др. (Lisovskiy, Yakovin, Yegorenkov) исследовали пробой газов низкого давления в цилиндрических трубках различного радиуса $R$, при различных расстояниях $L$ между плоскими электродами, различных материалах электродов в диапазоне отношения $L/R\leq 3$. Они показали, что обычный закон Пашена для пробоя газа в постоянном электрическом поле выполняется только для коротких разрядных трубок, у которых отношение межэлектродного промежутка к радиусу трубки $L/R\leq 1$. Для бόльших значений $L/R$ нужно пользоваться модифицированным законом $U=f(pL,L/R)$. При $L/R>1$ увеличение расстояния между электродами $L$ смещает кривые зажигания $U(p)$ в область более высоких пробойных напряжений $U$ и более низких давлений газа (при выполнении обычного закона Пашена кривые зажигания с ростом расстояния между электродами смещаются в диапазон более низких давлений газа при неизменном напряжении в минимуме кривой зажигания).

См. также

• Кривая Пашена