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6 • Dynamique et structures électriques
Ce régime de faible collisionalité est donc conforme aux résultats établis lors de
l’étude des orbites en régime adiabatique.
6.2.2 Loi de Paschen
Jusqu’à présent nous avons considéré la dynamique d’un plasma déjà formé et nous
avons ignoré les processus d’ionisation dans l’équation de continuité. Dans ce paragraphe, nous allons étudier les décharges électriques où l’ionisation et le transport de
charges s’effectuent de concert, sous l’effet d’un champ électrique appliqué statique.
La figure 6.4 illustre les principales caractéristiques d’une décharge électrique ; dans
un récipient, fermé (souvent transparent pour observer, voire utiliser, les effets lumineux annexes), un gaz est maintenu à une faible pression P et un champ électrique
est généré à l’aide d’un générateur de tension, entre une cathode et une anode séparées par une distance d. La physique des décharges électriques s’attache à l’analyse
de l’ensemble des phénomènes électriques se déroulant dans le récipient et en particulier à l’étude la relation courant-tension U (I ). Cette relation dépend de la nature
du gaz, de sa pression P et de la distance entre les électrodes d ; néanmoins, l’allure
de la caractéristique U (I ) est universelle.
d
P
J e
J i
I [A]
U [V]
I [A]
Figure 6.4 Paramètres d’une décharge électrique.
La figure 6.5 présente cette caractéristique courant-tension universelle pour les
décharges électriques dans des conditions typiques (quelques dizaines de centimètres pour l’espace inter-électrodes, un gaz usuel et des pressions inférieures à la
pression atmosphérique). Plusieurs zones doivent être distinguées :
• La partie très basse tension, A, où le début de la courbe correspond à une simple
collecte des charges déjà présentes dans le gaz et renouvelées par les agents énergétiques naturels de l’environnement (1.2) ; la faible croissance du courant en
fonction de la tension sature rapidement car le courant est limité par la production
d’espèces chargées par ces agents énergétiques. Puis, à plus haute tension, sous
l’effet de l’accélération électrique, le phénomène d’ionisation par impact électronique entre en jeu et résulte en une multiplication des charges, donc en une
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
6 • Dynamique et structures électriques
Ce régime de faible collisionalité est donc conforme aux résultats établis lors de
l’étude des orbites en régime adiabatique.
6.2.2 Loi de Paschen
Jusqu’à présent nous avons considéré la dynamique d’un plasma déjà formé et nous
avons ignoré les processus d’ionisation dans l’équation de continuité. Dans ce paragraphe, nous allons étudier les décharges électriques où l’ionisation et le transport de
charges s’effectuent de concert, sous l’effet d’un champ électrique appliqué statique.
La figure 6.4 illustre les principales caractéristiques d’une décharge électrique ; dans
un récipient, fermé (souvent transparent pour observer, voire utiliser, les effets lumineux annexes), un gaz est maintenu à une faible pression P et un champ électrique
est généré à l’aide d’un générateur de tension, entre une cathode et une anode séparées par une distance d. La physique des décharges électriques s’attache à l’analyse
de l’ensemble des phénomènes électriques se déroulant dans le récipient et en particulier à l’étude la relation courant-tension U (I ). Cette relation dépend de la nature
du gaz, de sa pression P et de la distance entre les électrodes d ; néanmoins, l’allure
de la caractéristique U (I ) est universelle.
d
P
J e
J i
I [A]
U [V]
I [A]
Figure 6.4 Paramètres d’une décharge électrique.
La figure 6.5 présente cette caractéristique courant-tension universelle pour les
décharges électriques dans des conditions typiques (quelques dizaines de centimètres pour l’espace inter-électrodes, un gaz usuel et des pressions inférieures à la
pression atmosphérique). Plusieurs zones doivent être distinguées :
• La partie très basse tension, A, où le début de la courbe correspond à une simple
collecte des charges déjà présentes dans le gaz et renouvelées par les agents énergétiques naturels de l’environnement (1.2) ; la faible croissance du courant en
fonction de la tension sature rapidement car le courant est limité par la production
d’espèces chargées par ces agents énergétiques. Puis, à plus haute tension, sous
l’effet de l’accélération électrique, le phénomène d’ionisation par impact électronique entre en jeu et résulte en une multiplication des charges, donc en une
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit