求真百科歡迎當事人提供第一手真實資料,洗刷冤屈,終結網路霸凌。

尖端放電檢視原始碼討論檢視歷史

事實揭露 揭密真相
前往: 導覽搜尋
圖1常見實驗
圖片來自百度

尖端放電是在強電場作用下,物體尖銳部分發生的一种放電現象。屬於一種電暈放電。導體尖端的等勢面層數特別多,尖端附近的電場特別強,就會發生尖端放電。

  • 外文名:Point discharge
  • 條 件:強電場作用
  • 含 義:物體尖銳部分發生的一种放電現象
  • 性 質:一種電暈放電

原理

強電場作用下,物體尖銳部分發生的一种放電現象稱為尖端放電,它屬於一種電暈放電。 [1]

在強電場作用下,物體表面曲率大的地方(如尖銳、細小物的頂端),等電位面密,電場強度劇增,致使它附近的空氣被電離而產生氣體放電,此現象稱電暈放電。尖端放電為電暈放電的一種,專指尖端附近空氣電離而產生氣體放電的現象。故要觀察尖端放電的現象,除了要有足夠高的電壓外,還必須有適當的形狀配合,才容易做到。

特點介紹

1.在導體的帶電量及其周圍環境相同情況下,導體尖端越尖,尖端效應越明顯。這是因為尖端越尖,曲率越大,面電荷密度越高,其附近場強也就越強。在同一導體上,與曲率小的部位相比,曲率大的部位就是尖端。因此,設備的邊、棱、角相對於平滑表面,管道的噴嘴相對於管線,細導線相對於粗導線,人的手指相對於背部等等,前者都可認為是尖端,都容易產生尖端效應。而且,即使帶電體沒有尖端,而與之相鄰近的接地導體具有尖端,它們之間也會產生尖端效應。此時,由於靜電感應,在接地體的尖端處會感應出異性電荷,並容易與帶電體之間發生放電。

2.尖端放電的形式主要有電暈放電火花放電兩種。在導體帶電量較小而尖端又較尖時,尖端放電多為電暈型放電。這种放電只在尖端附近局部區域內進行,使這部分區域的空氣電離,並伴有微弱的熒光和嘶嘶聲。因放電能量較小,這种放電一般不會成為易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。在導體帶電量較大電位較高時,尖端放電多為火花型放電。這种放電伴有強烈的發光和破壞聲響,其電離區域由尖端擴展至接地體(或放電體),在兩者之間形成放電通道。由於這种放電的能量較大,所以其引燃引爆及引起人體電擊的危險性較大。

3.火花型尖端放電隨兩極間距的減小而更易發生。這可由擊穿電壓隨極間距離的減小而下降來說明。

圖2常見實驗
圖片來自百度

4.尖端放電的發生還與周圍環境情況有關。環境溫度越高越容易放電。因為溫度越高,電子和離子的動能越大,就更容易發生電離。另外,環境濕度越低越容易放電。因為濕度高時空氣中水分子增多,電子與水分子碰撞機會增多,碰後形成活動能力很差的負離子,使碰撞能量減弱。再者,氣壓越低越容易放電。因為氣壓越低氣體分子間距越大,電子或離子的平均自由程越大,加速時間越長,動能越大,更容易發生碰撞電離。

應用

一般的電子打火裝置,避雷針,還有工業煙囪除塵的裝置都是運用了尖端放電的原理。

高大建築物上都會安裝避雷針,當帶電雲層靠近建築物時,建築物會感應上與雲層相反的電荷,這些電荷會聚集到避雷針的尖端,達到一定的值後便開始放電,這樣不停的將建築物上的電荷中和掉,永遠達不到會使建築物遭到損壞的強烈放電所需要的電荷。雷電的實質是2個帶電體間的強烈的放電,在放電的過程中有巨大的能量放出。建築物的另外一端與大地相連,與雲層相同的電荷就流入大地。顯然,要使避雷針起作用,必須保證尖端的尖銳和接地通路的良好,一個接地通路損壞的避雷針將使建築物遭受更大的損失。

主要影響

通常情況下,空氣是不導電的,但是如果電場特別強,空氣分子中的正負電荷受到方向相反的強電場力,有可能被「撕」開,這個現象叫做空氣的電離。由於電離後的空氣中有了可以自由移動的電荷,空氣就可以導電了,空氣電離後產生的負電荷就是負離子,失去電子的電荷帶正電,叫做正離子。

導體表面有電荷堆積時,電荷密度與導體表面的形狀有關。在凹的部位電荷密度接近零,在平緩的部位小,在尖的部位最大。當電荷密度達到一定的量值後,電荷產生的電場會很大,以至於把空氣擊穿(電離),空氣中的與導體帶電相反的離子會與導體的電荷中和,出現放電火花,並能聽到放電聲。

如高壓線有輪廓的地方,就會出現尖端放電。由於接到電源上,它一邊放電,一邊不停的提供放電需要的電荷,這种放電會持續下去。尖端放電有如下弊端:

1.引起火災爆炸。如上所述,由於火花型尖端放電的放電能量較大,因此很容易引起易燃易爆混合物的燃燒和爆炸,造成重大人身傷亡和財產損失。

2.妨礙生產,損壞設備。火花型及電暈型尖端放電都會對生產過程造成不同程度的妨礙,乃至損壞設備。

3.靜電尖端放電也可造成人體電擊,如帶靜電的人觸摸金屬把手而在手指放電。

實驗裝置

模擬靜電除塵實驗裝置如圖1所示,取圓形鋁板一塊固定在絕緣支座上(絕緣支座可用玻璃棒固定在底座上製成,在中學物理實驗室中易找到,本文後幾個實驗中均用到絕緣支座),將縫衣針裝上塑料棒後固定在鐵架台上,調節鋁板與針尖端間距6cm~8cm,用導線將鋁板和縫衣針分別與感應起電機相連,將點燃的蚊香放在鋁板和針之間。讓起電機起電,使鋁板和縫衣針帶電,蚊香煙被鋁板吸附,若停止起電,煙又裊裊上升。

旋轉的風車

取兩個易拉罐,剪一部分鋁皮,將鋁皮碾壓平整,剪出一直徑約8cm的圓,再剪成圖2中a樣式的風車,儘量使葉片對稱,在其中心處打一小孔,嵌上子母扣作支撐軸承,取縫衣針固定於絕緣支座上,針尖端頂在子母扣的凹坑處,實驗裝置如圖2中b所示。實驗時,用導線將針與起電機一極相連,轉動起電機,起電後,由於葉輪的尖端放電,在反衝作用下,風車旋轉起來。

視頻

高中物理:尖端放電

好看視頻

參考文獻