Collisions particules sur dielectrique

[invite169548ae]

Bonjour à tous,

Je travaille actuellement sur le phénomène d'arc électrique dans le milieu de l'industrie aéronautique.
Je cherche à mieux comprendre ce phénomène qui est basé sur de fréquentes collisions inter particules.
N'étant pas physicien de formation j'ai quelques difficultés à comprendre les mécanismes liés à ces collisions.

Mon problème est le suivant:

Postulat:
Un électron a acquis une très grande énergie cinétique (due au champ électrique dans lequel il se trouve) et entre en contact avec un matériau diélectrique.
Question:
Qu'advient il des molécules de surface formant le diélectrique ?
Mes hypothèse:
Si l'énergie de l'électron est suffisant, la collision peut alors arracher des électrons aux molécules du diélectrique créant une molécule ionisé positivement.
La molécule ayant perdu un électron n'est plus dans un état stable et risque de se détacher du bloc diélectrique.
L'électron arraché et l'électron incident, quant à eux, poursuivent le route dans le diélectrique et peuvent répéter le même processus si leurs énergies cinétiques respectives le leurs permettent.

Que vaut mon raisonnement ?

Merci d'avance pour vos éclaircissements,
Cordialement
Benjamin
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Votre "arc électrique dans le milieu de l'industrie aéronautique" n'est pas très clair. En particulier de quel milieu (diélectrique) il s'agit.
S'agit-il de claquage électrique ? (La création d'un arc à travers un diélectrique).
Au revoir.

[invite169548ae]

Bonjour,

Pour milieu diélectrique considérons du PVC.
Concernant le type de décharge mon étude porte plus particulièrement sur le phénomène de décharges partielles.
Mais je souhaite dans un premier temps comprendre les mécanismes de claquage électrique (avalanche électronique ; ionisation ; création plasma)
Pour être plus concret, prenons l'exemple d'un câble d'alimentation (~540V) entouré d'un gaine en PVC installé sur la carcasse de l'aéronef, cette dernière étant relié à la masse.
Le stress électrique se produit donc entre l'âme du câble, porté à un fort potentiel, et la carcasse faisant office de masse.

Merci d'avance,
Benjamin

[invite6dffde4c]

Re.
Le claquage se produit quant un électron qui se trouve là par hasard est suffisamment accéléré entre deux collisions avec les atomes du diélectrique pour ioniser un atome ou une molécule. On se retrouve maintenant avec 2 électrons qui voient un champ aussi élevé et qui ont une chance d'ioniser chacun un nouvel atome ou molécule. Il peut alors se produire un phénomène d'avalanche. Ces 2 produisent 4 et ainsi de suite. Mais pour l'instant il n'y a pas ni trou ni plasma.
Si le processus continue sans que le champ électrique diminue, le courant augmente et l'énergie dissipée chauffe le milieu, décompose les molécules qui ne supportent pas la haute température et la température peut continuer à monter jusqu'à créer un plasma (quelques milliers de degrés).

Tout cela est qualitatif et ce qui se passe en réalité dépend d'un nombre énorme de facteurs (y compris l'âge du capitaine).
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite169548ae]

Merci pour cette réponse complète.

J'ai une question concernant la suite du mécanisme en me basant sur la photo ci-jointe.
Une fois l'avalanche électronique terminée, une représentation possible pourrait être celle en fichier joint, les électrons allant beaucoup plus vite que les ions+.
A ce moment, les ions+ issus de l'ionisation du gaz sont attiré par la cathode et finissent à entrer en contact avec elle.
Selon la théorie de Townsend la collision ions+/cathode produit un électron et un photon.
Ma question est double,
1/ Qu'advient-il de l'ions+ après ce phénomène de création électron/photon ? Récupère t-il son électron manquant pour redevenir une molécule de gaz ?
Si je fais maintenant le rapport du nombre d'électrons reçus par l'anode (appelons le X) et celui émit par la cathode (appelons le Y), je trouve:
X= électron provenant du gaz ionisé + électron provenant du diélectrique ionisé
Y= électron provenant de la collision ions+/cathode = électron provenant du gaz ionisé
Donc X différent de Y.
2/ Cela est il possible au niveau du générateur ? Ne doit-il pas y avoir une certaine symétrie entre électrons entrants et électrons sortants.

Merci d'avance,

Benjamin

[invite6dffde4c]

Re.
Je ne pense pas que votre modèle soit bon. Du moins pas dans tous les cas. D'abord la vitesse thermique des électrons est plus élevée que celle des ions, mais pas la vitesse de dérive due au champ électrique. Il ne faut pas confondre les deux. Pour vous fixer les idées, la vitesse des électrons dans un conducteur métallique, pour des courants habituels, est de quelques dizaines de µm/s. Rien à voir avec la vitesse dans le vide.
Je ne pense pas que le modèle de Towsend soit le bon pour ce type de processus (mais je ne suis pas expert). Ni que la collision ion+ cathode ait ici une importance quelconque.
Le courant est le même tout le long de l'arc, mais il est surtout du au courant électronique. Le courant du aux ions doit être très petit comparé à celui des électrons. Nous ne sommes pas ici dans une solution aqueuse.

J'ai l'impression que vous n'êtes pas parti des bonnes références bibliographiques. Je ne peux pas vous en donnes. Ce n'est pas mon spécialité. Essayez de chercher dans le web. Le mot clé est "dielectric breakdown".
A+

[invite169548ae]

Merci pour vos réponses
Cdlt
Benjamin