[科普中国]-先导放电

先导放电是长空气间隙的主要放电形式，是高电导率、高温的等离子通道(温度约为1500~5000K)，而先导通道头部前方是流注区，流注区提供的电流维持了先导通道所需要的能量并使得其不断发展，而高导电率的先导通道又反过来使流注区头部产生足以维持强烈电离过程的电场使流注生长。这种流注-先导系统在放电间隙中不断发展，直至流注到达对面电极贯穿间隙，继而引发主放电，最终使间隙击穿。

简介先导放电是极不均匀电场下长气体间隙中的一种放电形式，是连接流注放电与主放电的中间环节。当空气间隙距离较长（如棒-板间隙距离大于1m），流注放电形成的通道不足以贯穿整个间隙。当流注通道发展到足够长度时，较多电子循通道流向电极，通过根部的电子数量大量增加，导致流注根部温度升高，产生了热电离过程，则称该热电离通道为先导通道。

在棒-板气隙中，根据棒极电性，分为正先导与负先导。

在棒-棒气隙中，根据先导发展方向，分为上行先导与下行先导。

先导通道中的电荷浓度可以达到个离子/，电流可以达到数百安培1。

现象描述先导放电必定产生于长气体间隙，并且伴随热电离。热电离产生的光子使得先导通路发光，产生的热量和剧烈的发展过程使得空气产生爆破声，但先导过程的现象一般非常短暂，间隙电场足够大后，先导放电变发展为更加剧烈的主放电。

产生机理正先导

正先导放电多发展于正棒-负板结构的气体间隙。正流注中的电子被阳极吸引，，当电子浓度足够高时，电流足够大，流注通道中即开始热电离，热电离引起通道中带电质点浓度进一步增大，引起电导和电流的持续增大，流注通道演化成具有高电导的等离子通道——先导。
在先导的头部，由于热电离产生的电子崩继续发展，产生新的流注，使得先导不断向前推进。

负先导

负先导发展过程与正先导类似，但是由于棒极电性为负，电子流动的方向是从电极到流注头部，当新的流注开始发展，电子继续进入间隙深处，在没有发生电离的区域建立负极性空间电荷，这给先导的推进带来困难，因此，负先导间隙的击穿需要更高的电压。

上行先导与下行先导

上行先导与下行先导一般同时发生，多见于雷云对地放电。下行先导指从雷云开始发展，向下方延伸的先导通道；上行先导指从地面（多见于突出地面的尖端，如建筑物、树木）开始发展，向上方延伸的先导通道。一般下行先导先开始发展，雷云多为负极性云，该过程与负先导相同。当余下间隙的电场足够大，上行先导开始发展，负先导在气隙中堆积的电子大量流向正极，加剧上行先导的发展，最终上行先导与下行先导通道距离足够小，则发生完全击穿，产生主放电。

随机性

当先导推进至间隙深处，由于间隙电场急剧增大，其端部会出现许多流注，这些流注往不同方向发展，任何一个都可以成为先导继续发展的方向，而其中通道电离越强的流注越可能成为先导发展方向，但是具有偶然性，服从一定概率分布。对先导发展过程中路径概率的研究是先导放电主要的研究工作。

研究历史20 世纪 70 年代开始， 以雷纳迪实验室为首的研究人员，在实验室里对正极性棒–板、线–板以及棒–棒等间隙的放电机理作了深入的研究，为建立新的计算模型提供了一定试验基础。通过大量试验结果，提出了一些经验的、半定量的先导起始判据，其中包括临界电晕半径法、Rizk 先导起始判据与 Petrov 的临界场强判据等。

在此基础上，Dellera L 和 Garbagnati E 于 1989 年首先提出了先导发展模型（LPM）1。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学