5、电磁理论、电路基础与冲击波和炸药基础

电磁理论、电路基础与冲击波和炸药基础

1. 电磁理论和电路基础

1.1 电气击穿概述

材料的平均自由程与密度相关，因此电气击穿强度也依赖于密度。随着材料密度增加，其击穿阈值也会提高。材料的状态（气态、液态或固态）会影响击穿阈值，且气体、液体和固体的放电起始和发展过程存在差异，所以需要分别研究它们的击穿现象。

1.2 气体击穿

1.2.1 气体电离和击穿理论

气体电离和击穿过程涉及众多具有时空依赖性的参数和相互作用。早期汤森德（Townsend）的气体击穿模型基于电子和正离子的稳态一维连续性方程。气体击穿时产生的电流公式为：
[i = \frac{i_0e^{\alpha d}}{1 - \gamma(e^{\alpha d} - 1)}]
其中，(\alpha) 是汤森德第一电离系数，(d) 是两电极间的距离，(\gamma) 是介电强度因子。帕邢定律（Paschen’s law）描述了击穿电压随气体压力的变化，其解析表达式为：
[V_b = \frac{Bpd}{\ln\left(\frac{APd}{\ln(1 + 1/\gamma)}\right)}]
其中，(A) 是电极的横截面积，(p) 是压力，(B) 来自于 (\alpha) 的经验公式：
[\alpha = Ap\exp\left(1 - \frac{Bpd}{V}\right)]
该击穿电压表达式仅在 (pd \leq 200\ mmHg·cm) 时有效，对于更大的 (pd) 值，汤森德公式与实验数据不符。

为解决汤森德模型的局限性，提出了流注击穿模型。当单个雪崩发展到一定阶段，气体