空气电离-空气的衰减特性

电场中的离子在电场力的作用下顺着或逆着电场方向移动,移动的离子形成了电流。按照之前的电子率推导过程和定义,可以推导和定义离子迁移率为:

它表明空气中离子的漂移速度和施加的电场成正比,比例系数为电子迁移率。小空气离子的迁移率在1.0-2.0cm2/V.s。单位的含义是小空气离子在1V/cm的电场强度下以1cm/s的速度移动。实验表明,负离子的迁移率比正离子迁移率要高约15%左右。

如果空气中的单位体积内有N个离子,并假设每个离子带电量的大小为e,则有

电导率的SI单位是S/m。它表明,空气中任意一点的电流密度和电场强度成正比,比例系数为空气的电导率。然而,空气中的离子数量是在不断变化的。因此,空气的电导率也在发生变化。

假设绝缘体上的初始电荷为q0,并假设空气的电导率保持不变,则静电中和过程中的残留电荷q按指数规律衰减

由此可见,电荷的中和速度取决于离子的浓度和迁移率。

事实上,空气中的悬浮微粒密度、带电体周围离子的损耗率、空气电离的多相性、不规则带电体产生的非均衡电场等诸多因素都影响着离子的浓度和迁移率,进而影响到衰减时间的计算,使得目前还无法精确计算衰减时间。实践中,是通过静电电荷分析仪来测量离子发生器的中和特性。


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