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物理電場線原理

生活 更新时间:2024-10-13 15:01:50

尖端放電在自然界中廣泛存在,在農村裡,尤其是夏天的時候,當有戶人家的牆外電線的端頭露出了時,我們就會看到這麼一個現象,當天空中電閃雷鳴之時,牆壁上的電線就會有電火花的産生,那麼,這裡面有怎樣的物理常識呢?

物理電場線原理(經典物理尖端放電之)1

這就是物理學中的導體的尖端放電現象,導體的尖端放電現象跟導體尖端的彎曲程度有關,導體尖端越平滑,出現尖端放電的概率就會越小,導體尖端越尖,導體出現尖端放電的概率就會越大。當我們對對一個帶有尖端的導體持續充入正電荷時,導體的尖端就會聚集大量的正電荷,大量的正電荷的周圍就會産生強烈的電場,如此強大的電場就會吸引和電離周圍的離子和空氣。

物理電場線原理(經典物理尖端放電之)2

也就是說,周圍空氣中的帶正電的離子會遠離帶有正電荷的導體尖端,當大量的正離子遠離導體尖端的過程中,假如這些正離子遠離尖端的速度很快的話,就會形成”電風“,如果你用手去接近導體尖端時,手是會感覺到一陣涼意的。如果您在導體的尖端處放一根點燃的蠟燭時,就可以看到蠟燭的燭焰有明顯的傾斜。這就是帶空氣中帶正電荷的離子在導體的排斥力下而形成的”電風“。

物理電場線原理(經典物理尖端放電之)3

當持續給金屬導體充入正電荷時,導體尖端的空氣就會被強大的電場電離,帶負電荷的離子就會向導體的尖端聚集,從而與導體尖端的正電荷中和,在中和的過程中就會伴有電火花的産生。關于電荷之間的中和反應,也許是電荷在摩擦時而産生了大量的熱,從而出現了電火花。

物理電場線原理(經典物理尖端放電之)4

導體尖端放電的危害還是很多,它最大的危害就是損失了電能。在我國特高壓輸送的過程中,如果其中有根高壓電線出現了斷絲的情況,那麼,在高壓電線斷絲處就會聚集大量的電荷,當它與空氣中帶電的離子中和時,就會損失電能,所以,高壓電線必須做到平滑而不斷絲。

物理電場線原理(經典物理尖端放電之)5

前幾年農村的高壓電線全部都是裸露的鋼絲線,在我們村裡,有一個調皮的小孩間一根鐵棒随手一扔後,正好砸在了高壓電線上。這時,高壓電線就像有一雙無形的手将鐵棒緊緊的捏住一般,直到高壓電線斷了後鐵棒才從高空中掉下來。那麼,為什麼鐵棒會被高壓電線吸住呢?高壓電線為什麼最終會斷呢?

物理電場線原理(經典物理尖端放電之)6

至于鐵棒為什麼會被高壓電線吸住呢?這就得從交流電說起了。現在我國使用的交流電,而交流電的周圍就會形成一個磁場,磁場本身就具有吸引鐵的特性,故而鐵棒在接觸到高壓線時,就會被高壓線吸住。

鐵棒一旦被吸住後,交流電在鐵棒的周圍就會産生大量的熱,而鐵棒又比高壓鋼絲繩堅硬,所以高壓鋼絲繩就會被大量熱而逐一熔斷,最終被”燒斷“了,所以,我們此時看到的從天空中掉下來的鐵棒,周圍會有一層黑色的附着物。

物理電場線原理(經典物理尖端放電之)7

而且,在鐵棒接觸高壓電線時,還會伴随着電火花的産生。這又是什麼原理呢?其實這就是尖端放電的現象,鐵棒接觸到高壓線後,鐵棒的兩端就會聚集着大量的電荷,大量的電荷就會産生強大的電場,強大的電場就會将空氣電離,在正負電荷中和的過程中就會有電火花的産生了。

當然,導體尖端放電所産生火花跟金屬摩擦時産生的火花是不一樣的,兩個金屬摩擦時所産生的熱量,足以讓從金屬上掉下來的微粒發紅,所以我們就能看到火花了。

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