1.6　火花放电

火花放电与辉光放电和电弧放电截然不同，它是一种不连续性的放电现象。在放电间隙会出现曲折而有分枝的细丝，并发出强闪光和破裂声，而且放电的火花通道常常会在没有到达对面电极前就在间隙内的任何地点终止，是一种不稳定的持续放电状态，它只能暂时的存在，具有称为火花的明显特征。

1.6.1　火花放电的特征

与辉光、电弧放电不同，火花放电表现出放电通道的不连续性，而且在火花放电时，整个放电间隙的横截面上放电的等离子体是不均匀的，它的电状态是不稳定的。正由于放电现象的不连续性和外观的不均匀性，要对火花放电的机理进行定量的研究就比较困难。

根据火花通道的亮度和对它发出能量的测定表明，火花通道里的气体温度可达104K，能使气体热电离；火花通道中的压强也可以达到很高的数值，高压强区域的迅速形成和它在气体中的移动是一种爆炸性的现象，这就是伴随着火花放电而发出爆炸声响的原因。在高电容火花放电时，发声效应是连续的剧烈的冲击或小的爆炸。自然界的闪电也是一种火花放电，其发声效应就是雷鸣。

火花放电的维持时间为10-8～10-6s，所以人们都用快速照相技术来研究火花通道的发展过程，以了解它的性质。

1.6.2　火花放电的形式

火花放电有多种形式，如电弧火花、辉光火花、滑动火花等。电弧火花的通道在外形上显现出高气压电弧放电正柱的清晰轮廓，而辉光火花像辉光放电正柱一样，它的轮廓比较模糊，而滑动火花则沿着固体介质（玻璃、硬橡皮）和气体的界面间发生。还有如电火花放电，它是一种在间隙较小的空间里进行的高频电容放电。

实验发现火花有从正电极发展出来的火花通道和从负电极发展出来的火花通道，也有从电极中间任意一点开始的火花通道，它们各有不同的形态。

1.6.3　流注

从云雾室照相结果可以看到，在火花放电的阳极附近存在着电离粒子的大量积聚，其电离程度大大超过电子雪崩中的电离程度，这种高度电离区域的形成及其迅速传播的特征称为流注或流光。

实验结果显示，由于非均匀电场中流注发展的不规则性，每次放电的形状、外貌都不相同。但有一点是相同的，即放电中流注发展的速度增长得非常迅速，约为10-8s。在一个放电间隙为20cm的实验中，观察到在开始的3cm流注走了3μs，而后面的17cm流注只走了0.9μs，即流注的最后速度已增大到105m/s。

流注有正流注和负流注，这是以流注的起始地点进行区分的。

正流柱是在起始雪崩的头部到达阳极后从阳极向阴极发展的。在电子雪崩沿着电力线呈直线传播时，正流注却会离开阳极沿着曲折的常常呈分歧的路径进展。通常电子雪崩传播的速度为1.25×105m/s，而实验测得正流注扩展的速度可达到（3～4）×106m/s，可见正流注扩展的速度要大于电子雪崩扩展的速度，也大于在同样条件下电子在气体中可能移动的速度。当正流注到达阴极、阴极和阳极诸通道接通时，在阴极上同电离了的气体通道相接触的地方形成光亮的阳极斑点，同时，强烈的电离脉冲以极大的速度（107～108m/s）沿着通道穿过，这样使充满正离子的流注通道转变成为明亮发光的主火花通道。

同样，从阴极向阳极发展的流注称为负流注。

实验还发现，在阳极和阴极的放电间隔中，任何地点发生的流注都能够发展成火花放电。