В трансформаторах, конденсаторах, воздушных ЛЭП внешней изоляцией является воздух. Пробой газов протекает следующим образом: под действием внешнего ионизатора между катодом и анодом образуются электроны. Эти первичные электроны, двигаясь от анода к катоду вызывают ударную ионизацию, в результате этого возникает первичная электронная лавина, которая двигается к аноду со скоростью 105 м/с.
На пути следования лавины образуется канал состоящий из электродов и положительных ионов.
Иногда электрон, разогнанный полем, может не ионизировать молекулу а перевести её в возбуждённое состояние. Затем эта молекула
отдаёт избыточную энергию, т.е. испускает фотон.
Иногда этой энергии достаточно, чтобы произвести фотонную ионизацию атомов и молекул, которые расположены далеко впереди первичной лавины, т.е. образуются вторичные электроны, которые в свою очередь производят ионизацию. Это вызывает образование новых электронных лавин далеко впереди первичной. Затем эти лавины сливаются и образуют сплошной канал.
Более подвижные электроны быстрее перемещаются к аноду и канал состоит из положительных ионов. Этот канал называется стримером. Он имеет форму острия обращённого к катоду. Вблизи головки (острия) напряжённость поля повышена, поэтому электроны притягиваются к острию и область близ головки стримера превращается в токопроводящую плазму, состоящую из положительных ионов и электронов. Часть электронов рекомбенируют с ионами и порождают фотоны, которые вызывают вторичную ионизацию.
Стример достигает катода и этот разрядный промежуток замыкается вследствие проводящего плазменного канала. В результате ударов положительных ионов на поверхности катода образуется катодное пятно, излучающее электроны, которые начинают путь к аноду. Это процесс наблюдается в разрядном промежутке как искра (искровой разряд). Пробивным напряжением газа является напряжение при котором происходит искровой разряд. Если мощность источника напряжения достаточна для поддержания испарения электронов с катода, возникает электрическая дуга или разряд(дуговой).
Если частота поля большая, то пробивное напряжение повышается, это повышение характеризуется коэффициентом импульса.
пробивное напряжение при постоянном токе или при переменном токе частотой 50 Гц.
зависит от материала, формы и размеров диэлектрика. Для газов .
Рассмотрим явление пробоя в однородном электрическом поле. В этом случае пробой возникает практически мгновенно при достижении определённого напряжении зависящего от температуры и давления (при Р=0,1 Мпа и t=20 ºC, Eпр= 3кВ/мм).
При уменьшении атмосферного давления электрическая прочность уменьшается, при дальнейшем росте давления электрическая прочность увеличивается. Газы при больших давлениях применяют в качестве изоляции для высоковольтной аппаратуры, а также для производства высоковольтных кабелей и конденсаторов.
Рассмотрим пробой газов в неоднородном поле. Особенностью пробоя является возникновение частичного разряда в виде короны. Затем корона может перейти в искровой разряд и дугу при повышении напряжения. Разряд в воздухе у поверхности твёрдых диэлектриков называется поверхностным разрядом или перекрытием.