INSTITUTO DE FISICA E QUIMICA DE S~O CARLOS
DEPARTAMENTO
DE FISICA E CIENCIAS DOS MATERIAIS
UNIVERSIDADE DE S~O PAULO
CARGA
CORONA
OBTIDA COM
GEOME-TRIAS DO TIPO PONTA E PLANO"
S~O CARLOS
a g ra d e c im e n to , n ã o s ó p e la s u a e fic ie n te o rie n t.a ç ã o m a s ta m b é m p e la p a c iê n c ia e
::o n fia n ç a Q U e d e p o s ito u e m m im .
A o;:) P ro f< 1 G u ilh e rm e F o n te s L e a l F e rre ira p e la in e s tim á v e l a ju d a n a c o n d u ç ã o
d o tr a b a lh o e n a in te r o r e ta ç ã o d o s r e s u lta d o s .
À P r o fc H a r iâ n g e la T a s s in a r i p e la c o la b o r a ç ã o n a c o r r e ç ã o d e s te tr a b a lh o .
A o a m ig o A H r e d o J o r g e , p e lo a p o io e in c e n tiv o d e s d e a g r a d u a ç ã o .
A o H e ld e r N u n e s d a C u n h a p e lo in c e n tiv o d u r a n te to d o o tr a b a lh o e p e la g r a n d e a m iz a d e .
A o s té c .• .•,ic o s D a n te C h ir .a g lia , N Í b io H a n g e r o r .a , J o c :....éB e r to , A d e m ir e H a r c o s 8 e m e n z a to P e la c o la b o r a ç ã o n a p a r te té c n ic a .
Lista de Ilustrações I
Lista de Tabelas V
Resumo VI
Abstract V I I
1.2 - Carona Positiva
04
1.3 - Corona Negativa 08
1.4 - Distribuição de Corrente sobre o plano 11
1.5 - Objetivo do Trabalho 11
11 - MONTAGENS EXPERIMENTAIS... ... 13 2. 1 - A Geometria Ponta-Plano.. ... ... .. .. ... .. 14 2. 1. 1 - O P 1ano Co Iet or.. .... ... ... .. ... .. .. ... . 15
2.3 - Montagem para medida do Campo Elétrico 19
CAPITULO III - A AREA EFETIVA DA SONDA 20
3.1 - Càlculo da Area efetiva usando integração
Numérica 21
3.2 - Area efetiva em relação a variação dos
parâmetros do sistema. ... ... 24 3.3 - Importância da posição da sonda em relação
ao plano coletor. ... 26 3.4 - Area efetiva determinada pela Lei de Warburg 27
3.5 - Conclusão 28
IV - DETERMINAÇ~O DO CAMPO ELETRICO NA SUPERFICIE
4.1 - Modêlo aproximado para determinação do campo 31 4.2 - Procedimento para determinação do campo
5.4 - A dependência
de R
na distribuição
de
ocorrente da descarga
corona
50
5.4.1
- Rem função da corrente total de corona ....
o
5.4.2
- I ,em função da disL.ânci8.Ponta-Plano
...o
5.4.3
-Importância
do ângulo cânico da ponta
....5.5.2 - Distribuição do campo elétrico E em o
VI - RESULTADOS
EXPERIMENTAIS
DO SISTEMA
PONTA/PLACA-PLANO
6.4 - A dependência de R na distribuição de o
6.4.1 - R em função da corrente do plano coletor 71 o
6.4.2 - R em função da distância entre as placas 72 o
6 .4 .3 R em' função do potencial da placa de
~2ENDICE A
APENDICE B
APENDICE C
APENDICE D
Fig~ra
1,1
- Caracteristica da descarga carona
03
Figura 1.2 - Desenho esquematico de um dardo
produzin-do uma avalanche ,... 06 Figura 1.3 - Regime da descarga carona negativa 08 Figura 1.4 - Montagem do sistema da geometria
Ponta/Placa-P Ian o " ...12 18 25
- Dimensões da haste do sistema 14
Figura 2.1 Figura 2.2 Figura 2.3 Figura 2.4
- Montagem do sistema da geometria ponta-plano . 15
- Parâmetros dimensionais da sonda 16
- Plano coletar do sistema de medidas da
des-carga carona , , ,... 17
Figura 2.6 - Montagem para medir o campo eletrostatico
na superficie do plano coletor 19
Figura 3.1 - Distribuição de corrente produzida por
descarga carona negativa .. , , 21
Figura 3.2 - Comportamento das linhas de campo ~as
pro-ximidades da sonda 22
Figura 4.1a - Fluxo das linhas de campo elétrico com a
voltagem de polarização aplicada na sonda .... 32 Figura 4.1b - Fluxo das linhas de campo elétrico com a
voltagem de polarização aplicada na sonda .... 32 Figura 4.2 - Distribuição da corrente (Is) em função
Figura
5 .3 -DistribuiÇ)ão da corrente normal izada em
funÇ)ào de
R ,variando-se
a corrente
caro-na polarizada
positiva
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • I • • • •40
Figura
5 .4 -Detalhe da região central da Figura
5 .3...
40
Figura
>:, c:: -Distribuição
de corrente da sonda no elXO
v. '-'
- Corrente da sonda normalizada (I /1 )
em
s o
função de R, para diferentes Betas 44
Figura 5.11 - Corrente de sonda normalizado (Is/Io) em
função de R/d, na corona negativa 46 5.12 - Corrente de sonda normalizada (I /1 ) em
da corrente em R 51 o
5.18 - Comportamento de
R
em função da corrente ocorona em ambas as polaridades 5 2
5.19 -
Comportamento deR
o em funcão da distância.Figura .5 .2 0 - Comport':.;jientode R em funç?:cd e Beta ...
55
o . . .
Figura
5.21
- Medidas de R F?m função de Ç3 . .. 5 6o . . ...
Figura 5.22 - Detalhe da Figura 2.6, para medir a
corren-5.23 - Dependência de I x V 58
s s
Figura 6.1 - Geometria do sistema Ponta/Placa-Plano ... 61 Figura 6.2 - Distribuição de correntes em função de Z
...
62 Figura 6.3 - Distribuição de corrente em função de V . . . 63c
Figura 6.4 - Corrente do plano coletar em função de V 64 c
Figura 6.5 - Distribuição de corrent.es em função de V 6.5 pc
Figura 6.6 - Corrente do plano coletor em função de V
66
pcFigura 6.7 - Distribuição de correntes de sonda em fun-ção de R do sistema Ponta/Placa-Plano e
R.ll - Comportamento
de
Rem função da corrente
o6.12 - Comportamento
de
R
em função da distància
( )
6.13 - Comportamento
de
R
oem funcão do potencial
.da placa de controle 73
7.3 - Representação gràfica de R x R 84
oc om
7.4 - Comportamento de R em função de Z3/2 85
o
7.5 - Comportamento de Ro em função de 1IV • w ••••••• 85 I pc
7.6 - Comportamento de R em função de
V I
t- ... 86
o
A .l - Esquema para demonstrar G e R ... 88
C.2 - Corrente normalizada em função de V /Eor .... 97
equação 7.1 variando-se V
e mantendo-se
p c
constante I
distribuitions on the collector plane were measured. We discuss the results obtained with the ooint and olane geometry and with the geometry were an external eletric field is aoolied by rneans of an adicional metallic plate fixed near the ooint. For t-he
, ( 1 )
g a s
,
,
r-nnrli. f".... ~,.., "1"'\«: ; ..,nc
__,'--y-- ~--
._..-L in h a s d e
c a m p o e
flu x o d e
o limiar de corona, a partir do Qual se tem uma descarga auto-mant ida e estável, é marcado por um aumento abrupto da corrente de corona. O potencial em Que ocorre este limiar é chamado de potencial limiar (Threshold>. Antes disso a corrente
A descarga corona é chamada de positiva ou negativa dependendo da polaridade da tensão aplicada na corona.
(Jf· I
Na coro na posi tiva, os elétrons primários produzidos na região luminescente <Glow> são atraídos para a ponta (eletrodo positivo ou anodo) e geram em suas trajetórias novos pares elétron-lon posi tivo pelo impac to com as moI écul as do gás. A fonte mais provável de elétrons primários necessários para manter a descarga é a liberação de elétrons das moléculas do gás por radiação V.V. da luminescência. A liberação de elétrons do plano (eletrodo passivo ou cátcdo) por impacto de íons posi tivos é energeticamente impossível para os campos baixos existentes nas vizinhanças do plano, já que está na região de condução onde a velocidade dos 10ns é relativamente pequena.
surgimento de dardos de corrente ("streamers") antes do limiar ("pre-onset streamers/ 1
) e pacotes (trem) de pulsos de menor
i ) D im in u i a m a g n itu d e e o n ú m e r o d e f lu tu a ç õ e s d a
c o m a c o r r e s p o n d e n te r e d u ç ã o d e r u id o s o
a u lo r e s ( 4 ) a f ir m a m
,
s e h o u v e r p r e s e n ç a d e io n s n e g a t.iv o s e m t.o r n o d a
p o n t.a . E n tr e ta n to . r e c e n t.e m e n te . e s t.a i d ê i a f o i c a m b a t.i d a p o r
G o ld m a n ( 3 ) e o u t.r o s Q u e o b t.iv e r a m e v id ê n c ia s e x p e r im e n ta is d a
n ã o n e c e s s id a d e d a p r e s e n ç a d e Í o n s n e g a tiv o s p a r a a f o r m a ç ã o
c a r a c te r ls tic a ( 5 ) d a c o r r e n te e m f u n ç ã o d a v o lta g e m , o b tid a n o
I I
4 6
8
10 12
Voltagem (KV)
F ig u r a < 1 .3 )- R e g im e s d a d e s c a r g a c o r o n a n e g a tiv a c o m ~ p o n ta d e ra io ig u a l a 0 .0 5 m m e a d is tâ n c ia
,
n e g a tiv a : lib e ra ç ã o d e e lé tro n s d a p o n ta p o r c o lis ã o d e io n s
positivos ou efeito fotoelétrico devido à radiação V.V.
É
b > - Pu sos1 T ·r~c eh 1 regu ares -1 O nome reg~me. T ·r~c eh 1 ( 6 ) e.
faisca. Em relação à figura {1.3> estes
regimes estão acima do
I
1.4 - D is trib u iç õ e s d e C o rre n te s o b re o p la n o .
determinado raio R O I desvio acentuado da Lei de Warburg perto
da região central do plano(9) e dependência da polaridade de
a distribuigão de corrente no plano coletor(10). Efeito similar
pode ser obtido usando um cilindro metálico(ll) ou um cilindro
de corrente
principalmente
em
função
da
tensão de polarização
da placa control;j.dora. É im portante sal ientar Q ue esta tensão
t
ra ado
tteorlcamen e'
. . t (1 0 )paralelas
onde
o
campo
elétrico,
na
região
de
condução,
é
corrente elétrica recolhida pela sonda é m edida em função da
vol tagem de pol ar i zação apl i cada na sonda ( 1 3 ) . A m edi da desse
cam po elétrico em função de R traz inform ações adicionais sobre
o problem a da condução dos 10ns.
A Ic
Ip c A
P la c a d e
controle
t\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\~
IL
P la n o
coletor
ponta de corona, uma grade metálica e um suporte para a
haste de aço inoxidável cuja extremidade é uma ponta de formato
cônico,
e
de
uma
placa
coletara
circular,
também
de
aço
inoxidável. Temos, assim, os dois eletrodos: eletrodo ponta
e um plano. Foram feitas várias medidas variando o diâmetro da
haste ~ e o ângulo da ponta
a,
definidos como mostra a figurapossibilitando medidas para várias distâncias d, veia figur~
J
da Keithley
lnstruments
modelo
6iOC usados
como amperimetros
e
P o n ta
Coron Q
P la c a
a ç o inoxidável, circular de 3D cm de diâm etro. N o centro d a
2
medida
de
distribui9ão
de corrente elétrica: em função da posição lateral, produzida
. ( • ? ,
suoerficie'~-'
EIXO
SAlDA PARA LEITURA
DA CORRENTE TOTAL
M E D IC lO 0 0
/ DESL. LATERAL
CONECTOR
(CORRENT~ DE SONDA I
AJUSTE 00 OESI.OC.
A Ic
Ipc
APt aca de
controle
Plano coletor
olano coletar (It) e a corrente de sonda (15 ) para cada posição
o cam po elétrico na superfície do plano
Plano
co le to r
t? 7 Z Z /$ h (
I
s
Figura <2-6)- M ontagem para m edir o cam po elet.rostático
~ lln , . : í n
• """'Y""W
comparação
ao plano
coletar,
permite
realizar
um mapeamento
da
I
I
-:- 6.01. . • . • r
-0 '1 I
I I
o
,... r-
1 -+ "to.;..
'-'" 1 I:,. I ",
Cd 4.
o
i_ . '. "O :c i •
o ;
(J 1
r-I (1J I "O 2.0;.... i I I L I I I
O l~
-o
,
.
i ~ - ,
3.
o
4.o
Figura < 3 -D - D istribuição de corrente produzida por um a descarga carona com
geométrica. que é igual a Ag
=
~.r~=
3.85 x 10-3cm2. Este fatoR
p
R m
RQ
Ro
J( R) dA = 2"
J
J CR) R dRI + (,UA) •..
Tabela illI-i) - Comparação da corrente do plano coletor medida
com a corrente do plano coletar determinada pela integração
1 \
Ae<10-3em2)
i
Ap(10-3cm2>\Angulo I~ Vc<kv) te Ve(kV) \ te
! - !
18 i 4.36 1.5 5.7 5.0 1.5 5.7
18 5 6.58 1.4 5.5 82 1.5 5.7
18 9 8.19 1.4 5.5 9.5 1.5 5.7
18 20 11.0 1.5 5.7 16 1.5 5.7
18 25 12.0 i 1.54 5.9
18 60 13.5 1.5 5.7
26 1 5.0 1.5 5.7 5.0 1.3 5.0
26 5 6.69 1.5 5.5 7.5 1.5 5.7
26 9 8.18 1.5 5.5 9.0 1.5 5.7
26 20 11.5 1.5 5.7 15.0 1.5 5.7
26 25 12.5 1.5 5.7
26 60 1325 1.5 5.7
42 9 8.47 1.5 5.7
42 20 10.75 1.5 5.7
42 25 11.75 1.54 5.9
42 60 12.5 1.5 5.7
Tabela <ill-2) - Referente às medidas da área efetiva da sonda mantendo
d
=
2.5 em e variando as seguintes parâmetros: polaridade,T abela G ll-3>- Á rea efetiva da senda em função da
posição
da sonda
em relação
ao olano
coletar.
T abela all-4) - Á rea efetiva em função da pO sição da sonda
-3 2
0 .2 )x 1 0 e m I
v a lo r d a A e e s p e ra d a Q u e é d e (5 .7 :!: O .1 > X 1 0 -3e m2, d e n tro d a
'5 ..•
+ -3 .,DETERMINAÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO NA SUPERFICIE
tensão
v
s(12), conforme
émostrado na figura 2-6.
Àcorrente de
r - (1 2 )
•. r , - - i :I
L . - r p ' - ' ; ;
loo--- r m •.••
I
, _ r p : - - ' \I
- r m - 1 l
\o-r
3---
~R---Figuras (4.1.a e 4.1.b) - Fluxo das linhas de campo elétrico com a voltagem de
deformação
det,.lido potencial
depolarização
1I ,oado
pelo
produto
da'''''S ! e .,
A ,
capacitancia (CÜ) , e n t r e a super'ficie da s e n d a cem a superficie
Is
=
r;
=
co·vs.:'lf • E..? . rm . E o
(:0
=
4. rm .i.o. { 1. 07944 + (~ ) . l n . ( 1 + ;~ ) }Is = 10
V
s1
+K.~
V s (- À
o
.5!
0.25
- - - J , V s (+ )
0.25 0.5
Figura (4-2) - Distribuição de corrente da sonda (1s)em função do potencial
,
Apresenta-se
neste
capitulo
os
resultados
experimentais
relativos
ao estudo detalhado
~~~ distribuiçBgs
de corrente
e o
da distribuição de corrente na região central do olano(l).
Encontra-se também na literatura(Z) estudos da distribuição de
Pretende-se aqui determi nar este campo em função da posi ção
carona oositiva
e em função
dos oarâmetros
do sistema.
6
1"'\
<t: 5 i
0 '1 ;
I
O
-'-' 4
-..
(':j
.
"O ~ o 3 CIl -Q) "O Q) 2'--..., ~ Q) ••• 1 •.. ~ o u O..~ '"
.• f-:'
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2
6
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.
c:: .•. QJ J ,... 1 :-,... + " oU i- ••
.• • • ~ - i- ." ,
~fo""'l
O 1 2 3 4 5
R (cm )
Figura (5-2) - Comparação da distribuição de corrente da
carona positiva com a distribuição da Lei Generalizada
.-..
o H .•...••. Ul H '-'F i g u r a (5-3) - ~istribuição d e c o r r e n t e n o r m a l i z a d a Gs/I~
e m f u n ç ã o d e R .
1.0
C\l
"O
C\l
N ; .
-...•
,.., C\l 0.9 s ,-~ o Z <li"-lç:: 0.8
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17
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-'"
co 9 ,
-til (]J 7
'"
'--(]J ~ 5 ~ c (]J '"''"' 3 ~
o
u
1
O 10 20 30 40 50
Ic ( ]J A )
1,5 i ,... O H -.•..•.. (JJ r-. ""--' 1,O L CO
..
"'O CO It N 'T "1 , ,....; .; ;. CO S l-< O,5~ O z ..•.. Q ) '-lc:: Q ) l-i l-i OO·
uO
0,51 -
5. O e 8. O m mJ I -
L 5 m m.:".,.
,
•.
; " j ,Figura <5-7)- Distribuição da corrente de sonda em
,-...
1.5
o H269
.•..•.. ü íJl -H-
+189
al
1.0
"O t-al N 'r'i r-1 al -C••
o z0.5
-QJ <J C Q)••
-••
o u•
o
o
1 2 3 4 5R (cm )
Figura (5-8>- Distribuição da corrente de sonda normalizada
em função de R, para diferentes
.a
da ponta mantendo a6 !,
i
~;'oIo
""'
5 ~
<: I
-
.
0 \ ~;.
I f .•
a
i
.,
•....• ?
'-" 4 ;...
.'
"?q j
.
....,
.
' I: i o 3 CI1 QJ "O 2 <li r-<.J I: i <li 1 i ~r
~ o uo
1...
~.. "'~".c.:..~~~F i g u r a (5.9) - D i s t r i b u i ç ã o d a L e i d e W a r b u r g c o m a d i s t r i b u i ç ã o
d e c o r r e n t e d a s o n d a e m f u n ç ã o d e R , d e s c a r g a c a r o n a
n e g a t i v a , c o m n = 5.0.
6
i
I
""'
,.......
5 L •
<: " "..
0 \ ! ?,
I
! to.
a i
•....•
4 I ?
•
'-" :- "
q j I
.
"O iI to
I: 3 :... o cn , <li
..
'O 2 !-~ , <.J I: <li 1 ~ ~ ~ i i o I U O 1F i g u r a <5.10> - A juste d a L e i G e n e r a l i z a d a d e W a r b u r g
Q ue as distribuições de correntes são iguais para diferentes
""' o H
-
(J) H '- 'o
iO
F igura (5-11) - D istribuição da corrente norm alizaoa
~ /
3 4 ----===-=- ;5
o ' O
Figura (5-1.2)- D istribuição da corrente de sonda norm alizada
as/lo> em função de R , com .6
=
26 graus e corrente1 O -, ._-- .•...- -- -- -.... ?
• ; .<:... . ". .
I '- ' • • • • • • • . ....•. ....••. ~, ,, •\ \,
,
, \,\.
"
,,,-.,
\. ,• "o " "
"
.." . . '."
0.75 :,-, "'-- __ --'- .-.:..:.... _
O
F igt.,ra (5-13) - D etalhe da região central da figura 5-12
m ostrando o afastam ento das distribuições de corrente
de sonda com o aum ento da corrente de corona
"""" < 0 '"1 I 2.5, o ....• '- ' o 2.0!->:: T i O) o C c::l
1.5:-'"
c o CJl 1o0r-O)'"
(lJ J-J C 0.5:-O) ~ ~ o uO'
O
10 20 30 40 50 60 70Ic ( ]J A )
F igura < 5 -1 4 ) - D istribui9ão da corrente de sonda. com a
cistribuicão , de
1. 5
r---~
iC1'':;
I
I r
-: 1. O ~~ • •
""O I
g
L
~ o. s/
~I
~ 01
u
---'----...:.-~..L__l_ __
_..J• - 5.0 ,LW .l
A - e .O ~
... ... I +
I
... ...I
.
... +•
....
'flRccffi)
...
,
I...1
++ +
1.0 2.0 3. O 4.0 5.0 6.0
F igura (5-15) - D istribuição da corrente da sonda (1 s )
distribuições são iguais. Para a haste de diâm eiro 1.5 m m (nas
m e d iu -s e a c o rre n te d a s o n d a e m fu n ç ã o d e R m a n te n d o fix a s a
maior é o seu alcance lateral da distribu~9ão de corrente .
...•. o
H
- !
-(Jl
H '-"
Figura (5-16) - D istribuição da corrente norm alizada
(1 s /lo ) em fu rr~ Q de R , variando-se o ângulo cônico
da ponta em f3 = 18, 26 e 42 graus e m antendo-se a
5 .4 - A D e p e n d ê n c ia d e R o n a D is trib l.1 iç .ã o d e C o rre n te d a D e s c a rg a C a ro n a .
~ ....
IQ j • g T . : '1L .l.~ _
1-/ Q J
'"
Q J .u t: 1 Q J l-l l-l o U3 \, i 4
---
..Figura {"5-17>- D istribuição da corrente de sonda em relação à R ,
m ostrando o decaim ento abruPto da corrente em R a
- I - descarga corona negativa
de
medidas
de
Ro
para
ambas
as
polaridades
em
função
da
corrente
.de
i.,;'"'orona ..I)
, C Ida
dl'stal'.ncl'
a
ponta
pl ano
(d)
Ido
ângulo
cênico
da ponta
<a)
e do diâmetro
da haste
(~) .
.
j../
4 , ,
•
!
li'
3 , ,~
Jt
,
continua, reglme uGlow
upassamos a ter Ro constante. Aumentando
.
Figura (5-19) - Ro em função da distância ponta-plano. para am bas as polaridades: (-) oolaridade negativa e
Ro(cm)
5
í
4 '- \,\
\ \ \ \, ,, ~
3:-
--"
---2'-
--..~---
....,1
-O
O 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
B(Graus)
Figura (5-20) - D istribuição da corrente de carona em R = Ro em função do ângulo cônico da ponta
figura (5-21) - Medidas de R-oem função do diâmetro da haste
P l a n o
c o l e t o r
Vl/II///lJ
2.0 1.5 1.0 Q5 0.5 O
i="lgura (5-23) - Dependência de Is em função de Vs. Vc =-i2kv, lc = 3O,u.A, d = 2.5cm e R= iDem.
3,0
2.5
2
15
1.0
r
I
I
I
I
I
R
(crn)função
da
corrente
de
corona,
mediu-se
o
campo
para
três
1000:"-,... :> '-' o (J -r1 600r-l-I .l-I '<1l...., ~ o 200;""" o.. s ce : u 0:--200'-20 O 20 40 60 80
Ic(j..lA)
F i g u r a (5-25) - D i s t r i b u i ç ã o d o c a m p o e l é t r i c o em f u n ç ã o d a c o r r e n t e d e c a r o n a , m a n t e n d o a d i s t â n c i a
5.52 - D is t r ib u iç ã o do campo e lé t r ic o Eo e m f u , " 't Ç ã o d e R p a r a a m b a s a s p o l a r i d a d e s .
condições
70
60 . + Carona Negativa
r--.
::>
50 a Carona Positiva
'-'
r--.
o ;
~ 40
t..
~'-' ; ~ o u 30 ..-I -••• ~ '<1) 20 ,...., :-~ i o Q . 10 s til U O
O 0.5 1.0 1.5 2.0
R(cm)
Figura (5-26) - D istribuição do cam po elétrico Eo em função de R para am bas as polaridades, m antendo
A I c
I p c : A
P l o c o d e c o n t r o l e
P l a n o
c o l e t o r
10
[
a O Ic8
I
+Ipc
6 r- 6 It
cn + ::.rJ
~4
::.rJ o::: o:::232
.•.. .•.. .•.. O2
34
5 6 7Z(cm)
Figura (6.2) - C orrente do plano coletor em função da distância da placa de controle ao plano coletor. m antendo os potenciais
de carona e da olaca de controle constantes.
L tem um acréscimo muito pequeno. Esta figura
l.
70 I
60 ~ + Ic
50 ~ o Ipc CIl40 6. I t w
t-< I a
Z30 ~I
W I
~
L
a~20
.
u I a
t
.
10
.
aa
1 .l ••
.•.
t.•.
t .•. tO
6 7 8 9 10 11 12
V C(-KV)
.-..
4,01
<t:
;:l..
L
'-'
I
o Vpc 2,0 KVH I
O 3,01_ +
Vpc 3,0 KV
~ I
Q)
.-i I
O L I Vpc - 4,0 KV
u J
I
O
i=: 2,0~ /:;. Vpc 5,0 KV
ctl I .-i
I
o. I.-O I "O I Q) 1 ,O~~
I
i=: Q)r
H H aO 01 I I
u
3 5 7 9 11
Vc(-KV)
50
40 ...~
•
Cf) 30
r-~ i
E-<
Z
~
o:: 20 ~ o::
o u
i
10
r-i
O iI
O
Vpc(-KV)
""'
<::l. 0.7
'-' ~ 0.6f-o , +J ,, (1l
o.sL
,...., o u o 0.4L t:: ~ ,...., i O- 0.3f-O 'O <lJ 0.2f--I-l J:: :,<lJ~ I
.
O.U-~ O U Oi O 0.5 VpC(-KV)
corrente
medida
no sistema PPP (nas mesmas condições
do sistema
de corrente
no sistema
ponta-plano
cal suavemente
em função
de
distribuição
de corrente
na região
central
independente
de R e
I···,·
.
j:(I): 1t = 2,0 l.lA
Ve =-6,0 KV d 4,0 em
1t=2,01.lA Ve = -7,0 KV Vpc = -4, O KV
Figura (6.7) - D istribuições de corrente de sonda em furção de R, do sistem a PPP e PP, m antendo a
8
..-..
Vpe =-8,0 KV <: + +
o
.
+...• 7
I + Z = 7,0 em
o...• 3+ +
'-' + + + + +
6 + + +
Cl:l +
~ 5 + +
C +
o + +
2 +
CIl + + +
4 +
<li
~ + + +
3 1 + +
<li +
~ + +
C
<li 2 +
I-< I-<
o 1 +
U
O 1 2 3 7
R(cm)
It Ic Ve
1 2 10 11
2 3 37,5 13,5
3 4 94 16
Figura (6.8) - D istribuições de corrente m antendo o o potencial da placa de controle constante em-8.0 K V
a corrente
de sonda em tuncão
,
de
30
.-., It =-3,0 llA
<
o...• 25 ~~
V =-5 O
I KV
o...• 1 pc '
'-" 20 ,
t:l "O
C
o 15 - 2
CIl
CIJ "O
10
-CIJ
..
..
•..
.
c 3 ,
CIJ
••
5..
.. ..
T••
!..
o •..
u
....
..
..
O 1 2 3 4 5
R(cm)
Z Ic Vc
1 3,0 -5,0 -7,5
2 4,0 -15,5 -8,5
3 5,0
I
-43 -10,5Figura (6.9) - D istribuições de corrente m antendo a corrente do plano coletor constante em -3.0 lJ,A e o potencial da placa de
Na
figura
6.10
e
mostrada
medidas
da
distribuição
de
""'
<
o
...
I
o
...
'-"
I
t =-2,Oj.lA Z = 6, O em
6 . 4 - A Dependência de Ro na DistribuiçãD d e C o r r e n t e do S i s t e m a P P P .
valor
em
função
da
corrente
do
plano
coletor
(It)/da distância
6 RoCem)
I
I
Vpe 8,0 KV5
Iz
7,0 emI I
4 J
I
i
I
3 ~
i
I~
I I
I
2
!
I I I1 2 3 4 5 6
6 . 4 2 - I~O em funçJ.o da Distância entre a s P l 3 . c a s .
t t ri R ~ '" d 7
C O M í J O : " " a m e n o u e ' C e m : IJI'Ç,3,O e '-J
7 \ Ro(em)
I
I
L
Vpe = -5,0 KV6
,
I
It = -3,0 )lA
5 I
r-i
4
~
+
3
r
+2 ~
1
I
I I,
I I !1 2 3 4 5 6 7 8
9 Ro(em)
8 I
,.-Z =
6,0
emI
7 ~ It = 2,0 )JA
6
-5 I I
4 r
3
1 2 3 4 5 6 7
Vs
-100
! - - - !
i
t
!
~-:tr.
.ti
.1
I
... J.
I
-1
...di____ c;:t.rio
----T--
hlli r:~nMediu-se
tambem
a
distribui9ão
do
campo
elétrico
distribuição, exceto no final da distribuiç:ão, aonde a curva
Um fator importante a destacar no ajuste da distribuição
Após W arburg determinar os resultados da distribuição de
condução da descarga. A expressão obt i da por Walsh (8) é dada
i + [(~ - l)/AJ
= --- =
~
i - ( i l A) +
~5
i/A
7
i
= ---
cose
A ~ O. 50 1 n ( i _2 17e )!J
i + 2 tg2 a)-2
J(e) =
J(O)
5
2 -2
explicação
da causa desta Queda.
Na
região
de
condução
o
campo
radial
,"'ontr' hU' 1"'::0 .-1~
_ . . _ • . y _ _ ' - 6
-r--i
I
I
d!
I
I
I
i
!'"J - 100
r J - '- '
Figura (7.1) - Form a suposta para a região de ionização
5era usado
Que a forma
da região
de ionização
édiferente
como
• ~, I~.J i \ : - \ ' •
reg120
ae conauçao
preve
que Ka
aever12
aproximação}
o temoo
de trânsito
dos
íons da ponta
ao plano,
e
1
nversamenie
proporei anal
(tr
=L
2/,{LVa)
e a di stânei a Que e1 es
zero
emR
=Ro.
Assim I 'lê-seclaramente
.:) efei ta
da
camoo
,
I
=
!"~
I t. Z IJ ,c2
Para
verificar
a deoendência
de Ro com vários oarâmetros,
"'. ~ i0- 4 2/, I .
expressao
7.4
\usando
~
= L...ix
m
'1.5).Rec
_.3/2 ''U '
L na figura 7.5 Que RQ
e
linear em funçao dei/Voe
somente'1
"l ~ t .
Isto e esperado uma \ieZ que Quanto menor I ~ menor será o
"
R (em)
7 • O o
6. O
5. O
4.0
r-I 3. O L2. O
t·
1.0 ! Z 3/2
2. O 6. O 10 14 18 20
Figura <7.4) - Compartamento de RQ em função de Z312,
9.0
Ro (em)I
I I8.0
\.-i I I 7 • O I
l-I
I 16.0
t-I 1 I I5.0
r-I I i4.0
I rI
I l/V pe3.
o
Io
o .
1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Figura (7.5) - Comportamento de Ro em função de 1JVpCJ
onde Z
=
6.0 em e I~=
2.0 UA.'"
5.5 Ro (em)
I
I
i
I
I
5 . O I
~ i I
I
4.5 r-I I 4. O ~ II
3.5I
,
! I3. O
I
'fI:
t
1.0 1. 25 1.5 1. 75 ·2. O 2.25 2.5
função
- 4 2
Jj, = 2.1 x iO m IV.5.
Tabela N U -2}- Resultados dos cálculos da m obilidade oela equação 7.1 variando-se V pc e m antendo-se
A
APENDICE
A
A "LEi de W arburg/, E a primeira indicação experimental
I
I
I I
l~
I
I
I
-?0@ -.
DETERHINAÇÃO DA AREA EFETIVA USANDO A LEI GENERALIZADA
DE WARBURG
(CÁLCULO
ANALÍTICO )
distribuição
de
corrente,
r
o
(n '.
(
f
~
1- ~ -
11
.2)R dRd!P
=
2. ~ .J<OU ( - d. i I'~ ,"- '+ . Ü . ~. I n _7~ rl~ I ir> _ 7\ I
, ' - J ' - , \ " - "
1(B2)
e m i u n ç ã o c i o s e u p o t e n c i a l t e m u m a c a r a c t e r i s t i c a l i n e a r . . a
_ r l ~ :1
L . - r p
- ! :
" - - 'm • . . •
1 ' 2
-- -- + -- ~ -- -- . I I I I I I I
_ r p : - - - " I ; _ r m ~
0 . . . . - '3 - - _ ! - - R
F i g u r a < C - i ) - M o d e l o d o f l u x o d a s l i n h a s d e c a m p o s o b r e
o p l a n o c o l e t a r l e v a n d o e m c o n s i d e r a ç ã o a p o l a r i d a d e
d o p o t e n c i a l a p l i c a d o n a s o n d a : a - p o l a r i d a d e d a s o n d a
m a i s D O s i t i v a d o o u e a o l a c a c o l e t a r a ; b - p o l a r i d a d e d a
r i
~ .- ~
f
" '-. " . " '( ) . J
O
r1
Is ' l i1 2
r
= = r2 2 (
E
o E s ) R.dR C . 4~ ' l i a 2 =
_ 2
j
rm '=-o·rm
o
.. ,
< . .
R
' t2 = 2 .' l t . E . ~.
I
(
Eo - E5 ) . R . d RIs r ·z
= 2 =
1 ;
..,r f f i
R
- 2
I
Es R dR~ 5
2
= r3 = r3 C . i O
1 0 rm r~ t : " "
~ ~ : J
I ~
=
L . )
Observa-se que a equação
C.li
mostra uma dependênciaF i g u r a s < C - 2 ) - C o r r e n t e n o r m a l i z a d a C s / l o ) e m f u n ç ã o
d a n o r m a l i z a ç ã o ( \ Y 's / E o r m ) . { a )r p / g = 4 4 , Z = 1 2 e m , 7 0 K V e
,
caracteristica linear e não linear. Na figura C-Z.O, rp/g
=
44,Voe
= z
-P la c a d e
/ c o n t r o l e
- - - - I
~ ~ P la n o
Vz
= ~ . E z = constantee
Vr = f J . . Er
. ] . . ( r . E r ' +
a r , ,
c ~ . N ( r , z )
€.to
E r ( r , z ) =
r
J
r.dr.N(r,z)Q
=
t . o R o
R
QJ
r . d r . N < r , Z >o
Ro
! t = ~ . Q . E z · 2 . 1 t ' .
I
r . d r . N < r . Z )o
I t
2 .1 t •€.Q. J j . . Ez .Ro
dRo Idt
dz/dt
dRo
d Ro
dz =
It
2 .'J t' .&J] •J .1 . . Ez' R c
I . t . z
. I o u r n a l o f E 1 e c t r o s t a t i c s , 1 9 . 2 5 7 < i . 9 8 7
'-(16)- L E A L F E R R E I R A . G . F . . O U V E I R A . I r . O . N . & G I A C O M E T T I .J . A . " 'P o i n t . - w - o l a n e c o r o n a C u r r e n t - \ i o l t a g e C h a r a c t e r i s t i c s f o r p o s i t i v e a n d n e g a t i v e p c l a r i t 'd w i t h e v i d e n c e D f a n e l e t r c n i c c o m c c n e n t " . . I A p p L 59. 3045 (1.986>'
( 1 7 ) . . . C A M P O S , J . S . C . e G I A C O M E T T I• . I . A . - N o v a T r i o d o d e C o r o n a - n ã o p u b l i c a d o . ( i S ) - G I A C O M E T T I ,J A . - ; 'T e s e d e D o u t o r a d a "
( 1 9 ) - M O R E N O , R . " T e s e d e D o u t c r a d o "