A részleges kisülésről

A fényjelenségek egy csoportja a minket állandóan körülvevő elektromos tér feltöltődésének eredményeképp jön létre. Részleges kisülés például a tengerészek által ismert Szent Elmo tüze, ami a hajók árbocának csúcsánál alakul ki. Gyakrabban tapasztaljuk a jelenséget nagyfeszültségű távvezetékek alatt elhaladva, ahol, különösen párás időben, a periodikusan fellépő koronakisülés hanghatását, zúgását tapasztalhatjuk. A koronakisülés ekkor a feszültség abszolút csúcsértékéhez közeli időpontokban lép fel. A hangjelenség alapharmonikus frekvenciája 100 Hz. A kisülés áramtartománya is rendkívül nagy, nanoampertől a több ezer amperig terjed. A két szélső határ: a villám (több ezer amper) és a koronakisülés, a Szent Elmo tüze. Mindkettő normál légnyomáson jön létre. 

A légkör felső rétegében elhelyezkedő, pozitív töltéseket tartalmazó ionoszféra és a föld között állandó villamos tér van jelen. Az ennek következtében a környezetünkben jelen lévő statikus villamos tér a föld felszínén 100–200 V/m körüli térerősségű. A részleges kisülést a statikus villamos tér okozza, amely akkor jön létre, ha valamely, töltéssel rendelkező tárgy közelében a nagy térerősség miatt a levegő vezetővé válik, de a távolban elhelyezkedő vezető tárgyak felé a térerősség már kisebb, és így azokig nem alakul ki vezető csatorna.

A koronakisülés részleges kisülés, tehát nem terjed ki a két elektróda közötti teljes távolságra. Főleg erősen inhomogén térben, nagy térerősségű villamos térrel – melyet többnyire nagy feszültség vált ki – körülvett csúcsok közelében alakul ki. A koronakisülés akkor alakul ki, ha valamely csúcs közelében a feszültséggradiens az elektromosan töltött felület egy pontján meghaladja a gáz ionizációjához szükséges, az adott konkrét körülmények között érvényes értéket, de nem haladja meg az átütési feszültséget. Ez utóbbi esetben „hangos” kisülés: szikrázás, elektromos ív jön létre.

A villamos térerősség olyan nagy értékű, hogy a gázban jelen lévő kis számú töltéshordozó a tér erőhatása révén gyorsulva akkora mozgási energiára tesz szert a két ütközése közötti, rendelkezésre álló, szabad úthosszon, amely a semleges gázmolekulákkal való ütközéskor azok ionizációját idézi elő.

Az így keletkezett szabad elektronok újabb semleges részecskékkel ütközve további elektronokat szabadítanak fel ionizáció révén, és így kialakul az elektronlavina. A csúcs közelében tehát töltéshordozókból álló vezetőcsatorna alakul ki. A vezetőcsatorna nem terjed ki azonban a másik elektródig, mert a csúcstól távolodva a villamos térerősség egyre kisebb, végül nem következik be az ütközésekkor ionizáció.

A koronakisülés során a közvetlen környezetben lévő gáz ionizálódik, elektromosan vezetővé válik, ún. „hideg plazma” jön létre; a távolabbi gáz eredeti állapotában marad. A koronakisülést a csúcshatáshoz hasonlóan villamos szél kíséri. 

A koronakisülés többnyire olyan geometria esetén jön létre, amiben az egyik elektródának kicsi a görbületi sugara (például egy tű hegye vagy egy vezeték hegyes vége), míg a másiknak nagy (ez sima felület). A kis görbületi sugár biztosítja a nagy feszültséggradienst a plazma előállításához.