Пробоем изоляции называют потерю изоляцией изоляционных свойств при превышении напряжением некоторого критического значения, называемого пробивным напряжением Uпр. Соответствующая напряженность электрического поля называется электрической прочностью промежутка:
Eпр= Uпр / h (1)
где – h расстояние между электродами.
В однородном электрическом поле (электроды типа плоскость – плоскость, сфера – сфера) самостоятельный разряд развивается по всей длине промежутка, что приводит к пробою промежутка. В резконеоднородном поле (стержень – плоскость, стержень – стержень) самостоятельный разряд начинается при сравнительно небольшом напряжении вблизи стержня – возникает корона. При более высоком напряжении произойдет пробой, причем электрическая прочность в этом случае в несколько раз меньше, чем в однородном электрическом поле.
Можно отметить несколько наиболее существенных факторов, определяющих закономерности развития разряда в воздушном промежутке. Во-первых, основными частицами, ответственными за пробой, являются отрицательно заряженные электроны; однополярность основных частиц влечет за собой различия пробоя промежутка с неодинаковыми электродами при разной их полярности. Во-вторых, при ионизации нейтральных молекул остаются малоподвижные положительные ионы, которые в промежутке стержень – плоскость либо экранируют положительное острие, либо резко усиливают поле вблизи отрицательного острия. И, в-третьих, на развитие проводящего канала в газе, называемого стримером, существенное влияние, кроме ударной ионизации, оказывает фотоионизация в объеме газа и ионизация на катоде из-за воздействия фотонов и положительных ионов.
По указанным причинам промежуток с резконеоднородным полем отличается от промежутка с однородным полем наличием коронного разряда и меньшей электрической прочностью. В промежутке стержень – плоскость существует эффект полярности: корона начинается при меньшем напряжении на отрицательном острие, но пробивные напряжения промежутка с отрицательным острием значительно больше, чем с положительным (а на переменном напряжении нужно ожидать пробоя промежутка при положительной полуволне на острие – и при максимальном значении синусоиды напряжения).
Зависимость пробивного напряжения от расстояния между электродами типа плоскость – плоскость, сфера – сфера подчиняется закону Пашена; в нормальных условиях пробивное напряжение растет с ростом расстояния между электродами, но медленнее, чем расстояние
