Length of Critical Streamers

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The concept of equipotential length of positive quasi-stationary streamers is introduced as a criterion for assessing their degree of isolation. The equipotential length of positive critical streamers (streamers moving in the minimum electric field sufficient for the unrestricted propagation of a positive streamer) in the normal atmosphere is defined, both for individual streamers and those forming a thin bundle of streamers. The dependence of the equipotential length of positive quasi-stationary streamers on external field, velocity, radius, and electron concentration in the streamer head is investigated. A criterion is proposed for analytical models of quasi-stationary streamers, providing an additional independent equation to the system of equations describing the dynamics of quasi-stationary streamers, valid only for critical streamers. The insignificance of the influence of electrodes located at a distance greater than its equipotential length from the streamer head on the quasi-stationary streamer is proven, confirming the adequacy of using the equipotential length to assess the isolation of positive streamers.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. A. Bogatov

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: bogatov@appl.sci-nnov.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой разряд. М.: МФТИ, 1997.
  2. Qin J., Pasko V.P. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 435202. doi: 10.1088/0022-3727/47/43/435202.
  3. Li X., Guo B., Sun A., Ebert U., Teunissen J. // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. 065011. doi: 10.1088/1361-6595/ac7747.
  4. Guo B., Li X., Ebert U., Teunissen J. // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. 095011. doi: 10.1088/1361-6595/ac8e2e.
  5. Phelps C.T. // J. Geophys. Res. 1971. V. 76. P. 5799. doi: 10.1029/JC076i024p05799.
  6. Dutton J. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1975. V. 4. P. 3–577. doi: 10.1063/1.555525.
  7. Александров Н.Л. // УФН. 1988. Т. 154. Вып. 2. С. 177. doi: 10.3367/UFNr.0154.198802a.0177.
  8. Хаксли Л., Кромптон Р. Диффузия и дрейф электронов в газах. М: Мир, 1977.
  9. Kostinskiy A.Yu., Bogatov N.A., Syssoev V.S., Mareev E.A., Andreev M.G., Bulatov M.U., Sukharevsky D.I., Rakov V.A. // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. V. 127, e2021JD035821. doi: 10.1029/2021JD035821.
  10. Bogatov N.A., Syssoev V.S., Sukharevsky D.I., Orlov, A.I., Rakov V.A., Mareev E.A. 2022. An experimental study of the breakthrough-phase and return-stroke processes in long sparks. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. V. 127, e2021JD035870. https://doi.org/10.1029/2021JD035870
  11. Горин Б.Н., Шкилев А.В. // Электричество. 1976. № 6. С. 31.
  12. Allen N., Ghaffar A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1995. V. 28. P. 331. doi: 10.1088/0022-3727/28/2/016
  13. Briels T.M.P., van Veldhuizen E.M., Ebert U. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 234008. doi: 10.1088/0022-3727/41/23/234008
  14. Горин Б.Н., Шкилев А.В. // Электричество. 1974. № 2. C. 29.
  15. Lehtinen N.G. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2021. V. 64. № 1, P. 11. doi: 10.1007/s11141-021-10108-5
  16. Babaeva N.Yu., Naidis G.V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. V. 29. P. 2423. doi: 10.1088/0022-3727/29/9/029
  17. Pancheshnyi S., Nudnova M., Starikovskii A. // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. 016407. doi: 10.1103/PhysRevE.71.016407.
  18. Nudnova M.M., Starikovskii A.Yu. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 234003. doi: 10.1088/0022-3727/41/23/234003
  19. Nijdam S., van de Wetering F.M.J.H., Blanc R., van Veldhuizen E.M., Ebert U. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. P. 145204. doi: 10.1088/0022-3727/43/14/145204
  20. Allen N.L., Mikropoulos P.N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. V. 32. P. 913. doi: 10.1088/0022-3727/32/8/012

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependences of the three-state sticking constant ka (a), electron-ion recombination coefficient αe (b), and electron mobility μ (c) on the parameter E/N obtained on the basis of data from [6-8]

Download (217KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences at E0 = 5 kV/cm

Download (184KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Distribution of electron concentration, electric field strength, and chase charge in the channel of a positive critical streamer in a normal atmosphere. E0 = 5 kV/cm, a = 0.237, b = 2.22 (n0 = 1014 cm-3, rs = 0.1 mm, V = 107 cm/s). The dotted line shows the equipotential streamer length = 1.55

Download (104KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Equipotential length of the critical streamer beam Lb as a function of the number of streamers in the beam M

Download (115KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Equipotential length of the streamer as a function of E0 (a), n0 (b), rs (c) and V (d)

Download (310KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Relation of the stationary streamer velocity Vm, determined from the condition ∂L(V)/∂V = 0, to the velocity V from Table 1 [3], depending on the field E0

Download (45KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Relative changes in the parameters of the critical positive streamer at the contact of the streamer tail with the electrode at a distance Le from the streamer head as a function of the ratio of the distance Le to the streamer equipotential length L

Download (137KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Relative field perturbation near the streamer head caused by the streamer charge image in planar electrodes as a function of the ratio of the distance from the streamer head to the corresponding electrode to the streamer equipotential length. The solid line refers to the electrode from which the streamer is moving away; the dashed line refers to the electrode to which the streamer is approaching; the dashed line is a function of 0.008(L/Le)2

Download (111KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».