حاسبة قانون باشن

يصف قانون باشن جهد الانهيار بين قطبين كهربائيين في غاز، كدالة للضغط والمسافة بين الأقطاب. وهو مبدأ أساسي في مجال الهندسة الكهربائية، خاصة في تصميم العوازل وفي دراسة التفريغات الكهربائية في الغازات.

الخلفية التاريخية

سمي القانون على اسم فريدريش باشن الذي وصف لأول مرة في عام 1889 العلاقة بين جهد الانهيار وحاصل ضرب الضغط والمسافة في غاز. وقد وضع عمله الأساس لفهم كيفية حدوث التفريغات الكهربائية عبر الغازات.

صيغة الحساب

يُعطى قانون باشن بواسطة:

\[ V = B \cdot pd \cdot \ln\left(\frac{pd}{C}\right) \]

حيث:

• \(V\) هو جهد الانهيار،
• \(p\) هو ضغط الغاز (بالباسكال)،
• \(d\) هي المسافة بين الأقطاب (بالمتر)،
• \(B\) و \(C\) ثوابت تعتمد على تركيب الغاز ومادة القطبين.

مثال على الحساب

بالنسبة للهواء، بافتراض \(B = 2.5 \times 10^7 \, \text{Pa} \cdot \text{m}\) و \(C = 1\) (مبسط)، إذا كان الضغط \(101,325 \, \text{Pa}\) (1 ضغط جوي) والمسافة بين الأقطاب هي \(0.01 \, \text{m}\)، إذن:

\[ pd = 101,325 \cdot 0.01 = 1,013.25 \, \text{Pa} \cdot \text{m} \]

\[ V = 2.5 \times 10^7 \cdot 1,013.25 \cdot \ln\left(\frac{1,013.25}{1}\right) \approx \text{V} \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

إن فهم قانون باشن أمر بالغ الأهمية لتصميم المعدات الكهربائية التي تعمل تحت ضغوط ومسافات مختلفة، مثل العوازل، وأنابيب التفريغ الغازية، والمعدات ذات الجهد العالي. فهو يساعد في منع التفريغات الكهربائية غير المقصودة التي قد تؤدي إلى عطل في المعدات أو حوادث.

الأسئلة الشائعة

1. لماذا يتغير جهد الانهيار مع الضغط والمسافة؟

   • تعتمد آلية التأين في الغازات على تردد تصادم جزيئات الغاز، والذي يتأثر بالضغط والمسافة بين الأقطاب.

2. هل يمكن تطبيق قانون باشن على أي غاز؟

   • نعم، ولكن الثوابت \(B\) و \(C\) تتغير باختلاف نوع الغاز ومادة الأقطاب.

3. هل يوجد جهد انهيار أدنى وفقًا لقانون باشن؟

   • نعم، هناك قيمة دنيا لجهد الانهيار عند قيمة معينة لـ \(pd\)، مما يشير إلى حالة مثالية لبدء التفريغ.

يلعب قانون باشن دورًا محوريًا في مجالي الهندسة الكهربائية والفيزياء، حيث يوجه تصميم وتحليل العديد من الأنظمة الكهربائية، ويساهم في فهمنا لظواهر تفريغ الغازات.