当电流通过气体移动时，它可以以可见的方式揭示电力的力量。除了照明房间（通过荧光灯灯泡）或天空（作为避雷针）之外，电流跨越间隙的飞跃可以弧形金属，并提供火花为汽车供电。弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）为我们对电流如何流过气体空间的理解做出了重要贡献。Paschen定律对许多科学家和工程师来说是一种熟悉的工具，因为它可以帮助他们预测这些引人注目（有时是美丽）电动火花和电弧的行为。在下面，我们分享了帕申的生活和职业的概述，以及他的发现今天仍然有用。
Friedrich Paschen，一位出色的实验光谱学家
路易斯·卡尔·海因里希（Louis Carl Heinrich）弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）于1865年1月22日出生于施韦林，现在是德国梅克伦堡 - 沃尔多姆（Mecklenburg-Vorpommern）。在漫长而富有成效的生活中，他在莱布尼兹大学汉诺威担任教授职位；图宾根大学；和柏林大学，他教过直到1947年去世。
弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）。在下面许可的图像CC由2.0， 通过Wikimedia Commons。
Paschen致力于对物理学的实验探索。What we know as Paschen’s law emerged from his doctoral research in 1889, after he’d begun his schooling under influential physics professor August Kundt in 1884. For the rest of his career, Paschen dedicated himself to precise empirical inquiry into radiation, electricity, the behavior of gases, and other physical phenomena.
Paschen对实验的承诺可以看作是非常极端的：
Paschen […]从不愿意从实验室中抽出时间来在图书馆中找出其他人所做的事情 - 实际上，也没有在他成为权威的任何领域中写一篇评论文章。
尽管他显然不感兴趣发表自己的发现，但帕申的工作在我们对电力及其实际应用方面取得了巨大进步的时代。
即使他从事研究，他也培养并促进了有前途的年轻物理学家。Paschen“鲁re和顽强地战斗”为1922年任命阿尔弗雷德·兰德（AlfredLandé）任命图宾根大学（University ofTübingen）的教授，并在第二次世界大战期间为中国科学家Zehui提供了庇护所和支持。
Paschen的定律以及电流如何通过汽油跳出差距
Paschen定律表明，在电极之间跳动所需的电压是气压和电极之间的距离的函数。听起来很简单，但是所描述的现象会产生一些令人惊讶的身体行为。Paschen的法律建立了一个方程式，以使这种行为更具可预测性 - 尽管不是完全！
为了了解Paschen发现的价值，它有助于更多地了解什么使当前流经在大多数情况下不会导致电力的气体流动的原因。可以通过在阴极中存在足够的电压来实现这种流动，该电压将周围的气体电离以产生导电等离子体。这等离子体有效地充当桥梁，电子可以从阴极流向阳极。
如Friedrich Paschen所研究，闪电，荧光照明，电弧焊接和汽车火花点火均取决于通过气体越过缝隙的电流。布兰登·摩根（Brandon Morgan）的闪电图像Unplash。亚当·克林（Adam Kring）通过Unplash。美国海军和公共领域的电弧焊接图像通过Wikimedia Commons。Ralf Schumacher的汽车火花点火图像 - 自己的作品。获得许可CC BY-SA 3.0通过Wikimedia Commons。
这种穿过血浆桥的电流会产生热，光和噪声。它可以通过在荧光灯灯泡中穿越气体来照亮房间。通过在发动机内激发爆炸来为汽车供电；通过在天空中散发闪电般的闪电来使猫，狗和孩子们吓到。
不规则路径和帕申曲线
如我们所见，闪电不会沿着直达地面的短路。这不是电气放电以可预测的线性方式作用的唯一方法。弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）的许多实验是对电气火花和电弧的独特行为进行询问。
请记住，帕申的法律告诉我们，要通过天然气跨越缝隙的电压（或击穿电压）是气压和电极之间的距离的函数。
根据日常经验，我们可能希望通过将阴极和阳极更近地将其移动在一起，我们将减少弥合它们之间缝隙所需的电压量。然而，这并非总是如此。移动电极更靠近将击穿电压降低到一个点，但是除此之外，诱导放电的必要电压将上升。实际上，它可能需要更高的电压才能跳出较小的间隙。
Paschen曲线用于使用Paschen的法律方程式建立的氦，霓虹灯，氩气和氮。在下面许可的图像CC BY-SA 3.0， 通过Wikimedia Commons。
弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）是他的勤奋实验光谱学家，他经过测量和绘制了不同距离和气压对击穿电压水平的影响。这项研究确定了许多气体之间的崩溃电压，气压和电极之间距离之间的关系。通过Paschen定律的方程式发现了这些曲线的形状。
弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）的遗产和模拟价值
除了差距激发电流所能做到的许多有用的事情外，它也可能具有巨大的破坏性。如今，许多领域的工程师必须考虑到潜在的不受欢迎的排放 - 虽然他们可能受到弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）对实时实验的奉献精神的启发，但用电流进行测试可能是不切实际的和危险的。
使用Paschen定律研究的电路板组件（左）和组件组件（右）的压力与排放。图片来自在卫星系统中寻找电动区域”。
模拟可以帮助解决这些风险。从设计建筑物的闪电保护到缓解可能破坏卫星电子组件的电弧排放，工程师可以使用仿真来安全有效地测试和完善系统。（也许即使是伟大的经验主义者弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen），他的学生的福祉也会批准。）
生日快乐，弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）！
进一步阅读
- 通过这些资源了解有关弗里德里希·帕申（Friedrich Paschen）以及他探索的现象的更多信息：
- 在Comsol博客上阅读有关与电气火花，电弧和等离子体相关的多物理模拟的用途：乐动体育赛事播报
评论（2）
Benoit Hamelin
2021年5月26日快速问题：帕申法律有comsol图书馆吗？
艾伦·佩特里洛（Alan Petrillo）
2021年5月26日嗨，贝诺特，
尽管专门针对Paschen定律的应用程序库中没有模型，但您可能对此相关的教程模型感兴趣：
//www.dvdachetez.com/model/electrical-breakdown-bet-spheres-74081
谢谢阅读，
艾伦