- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •1. Предпробивные процессы в конденсированных
- •1.1. Тепловая неустойчивость
- •1.2. Электромеханическая неустойчивость
- •1.3. Электрополевая и токовая неустойчивость
- •1.4. Ионизационная неустойчивость
- •1.5. Описание развития разряда в диэлектрике
- •2. Основы фрактального подхода
- •3. Компьютерная модель роста разрядной структуры
- •3.1. Возможности компьютерного моделирования
- •3.2. Общая структура модели разряда
- •3.3. Расчет распределения плотности свободных зарядов в структуре разряда
- •3.4. Расчет электрического потенциала внутри диэлектрика
- •3.5. Расчет вероятности роста структуры разряда
- •Методические указания к лабораторной работе
- •1 Параметры модели
- •2 Описание программы
- •3 Расчет и анализ результатов моделирования
- •4 Порядок выполнения работы
- •5 Контрольные вопросы
4 Порядок выполнения работы
4.1 Возьмите у преподавателя значения параметров моделирования разрядов.
4.2 Запустите программу.
4.3 Введите параметры пробоя .
4.4 После того, как введены параметры пробоя и на дисплее компьютера появится изображение начальной конфигурации электродов и распределения полей, необходимо будет определить степень неоднородности поля k.
k=Emax/Eср, Eср=U0/d
где d - длина разрядного промежутка (число узлов решетки). Максимальную напряженность поля Еmax Вы определите с помощью пункта “Inspector” главного меню.
Большое значение для более полного понимания физики пробоя представляет информация о том, как меняется электрическое поле в диэлектрике по мере развития разрядной структуры. Поэтому необходимо будет измерить величину напряженности поля вблизи концов разрядных каналов и в пространстве между каналами после того, как разряд распространится до половины разрядного промежутка. Для этого надо выбрать пункт “Inspector” главного меню. Затем измерить напряженность поля в указанных местах и продолжить рост структуры разряда, выбрав пункт “Growth” главного меню.
Остальные измерения проведите соответствено заданию.
4.5 Проанализируйте результаты моделирования, сделайте вывод и напишите отчет.
5 Контрольные вопросы
Что такое электрический пробой?
От каких факторов зависит пробой?
Назовите стадии пробоя и их отличительные особенности?
Чем обусловлена стохастичность пробоя?
Назовите процессы ответственные за инициирование и развитие разряда?
Какие неустойчивости приводят к развитию плазменных каналов?
Чем характеризуется каждая из неустойчивостей?
Что такое фрактал?
Приведите примеры фрактальных структур?
Что такое фрактальная размерность и как можно ее определить?
Какими свойствами обладают фрактальные структуры?
Литература
1. Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров. - М.: Наука, 1991. - 136 с.
2. Федер Е. Фракталы. - М.: Мир, 1991. - 254 с.
3. Сканави Г.И. Физика диэлектриков. (Область сильных полей). - М.: ГИФМ, 1958. - 907 с.
4. Бонч-Бруевич В.Л., Звягин И.П., Миронов А.Г. Доменная электрическая неустойчивость в полупроводниках. - М,: Наука, 1972.
5. Niemeyer L., Pietronero L., Wiesman H.J. Fractal dimension of dielectric breakdown. - Phys. Rev. Lett., 1984, vol. 52, p. 1033-1036.
6. Кухта В.Р., Лопатин В.В., Носков М.Д. Применение фрактальной модели к описанию развития разряда в конденсированных диэлектриках. - ЖТФ, 1995, т. 65, вып. 2, с.63-75.