• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.特点
  • 4.原理
  • 5.应用
  • 6.主要影响
  • 7.实验装置
  • 8.参考资料

尖端放电

强电场下,物体尖锐部分发生的放电现象

尖端放电是指在强电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象,属于一种电晕放电1

尖端放电的形式主要有电晕放电和火花放电两种。在导体带电量较小而尖端又较尖时,尖端放电多为电晕放电;在导体带电量较大、电位较高时,尖端放电多为火花型放电。尖端放电的发生与周围环境情况有关,其原理一般运用于电子打火装置,如煤气灶电热水器打火机避雷针、工业烟囱除尘的装置等2

基本信息

  • 中文名

    尖端放电

  • 条件

    强电场作用

  • 含义

    物体尖锐部分发生的一种放电现象

  • 性质

    一种电晕放电

  • 外文名

    Point discharge

特点

1.在导体的带电量及其周围环境相同情况下,导体尖端越尖,尖端效应越明显。这是因为尖端越尖,曲率越大,面电荷密度越高,其附近场强也就越强。在同一导体上,与曲率小的部位相比,曲率大的部位就是尖端。因此,设备的边、棱、角相对于平滑表面,管道的喷嘴相对于管线,细导线相对于粗导线,人的手指相对于背部等等,前者都可认为是尖端,都容易产生尖端效应。而且,即使带电体没有尖端,而与之相邻近的接地导体具有尖端,它们之间也会产生尖端效应。此时,由于静电感应,在接地体的尖端处会感应出异性电荷,并容易与带电体之间发生放电。

2.尖端放电的形式主要有电晕放电火花放电两种。在导体带电量较小而尖端又较尖时,尖端放电多为电晕型放电。这种放电只在尖端附近局部区域内进行,使这部分区域的空气电离,并伴有微弱的荧光和嘶嘶声。因放电能量较小,这种放电一般不会成为易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。在导体带电量较大电位较高时,尖端放电多为火花型放电。这种放电伴有强烈的发光和破坏声响,其电离区域由尖端扩展至接地体(或放电体),在两者之间形成放电通道。由于这种放电的能量较大,所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。

3.火花型尖端放电随两极间距的减小而更易发生。这可由击穿电压随极间距离的减小而下降来说明。

4.尖端放电的发生还与周围环境情况有关。环境温度越高越容易放电。因为温度越高,电子和离子的动能越大,就更容易发生电离。另外,环境湿度越低越容易放电。因为湿度高时空气中水分子增多,电子与水分子碰撞机会增多,碰后形成活动能力很差的负离子,使碰撞能量减弱。再者,气压越低越容易放电。因为气压越低气体分子间距越大,电子或离子的平均自由程越大,加速时间越长,动能越大,更容易发生碰撞电离

原理

导体尖端的电荷特别密集,尖端附近的电场特别强,就会发生尖端放电。

强电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电,它属于一种电晕放电3

在强电场作用下,物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端),等电位面密,电场强度剧增,致使它附近的空气被电离而产生气体放电,此现象称电晕放电。尖端放电为电晕放电的一种,专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。故要观察尖端放电的现象,除了要有足够高的电压外,还必须有适当的形状配合,才容易做到。

应用

一般的电子打火装置,避雷针,还有工业烟囱除尘的装置都是运用了尖端放电的原理。

尖端放电

高大建筑物上都会安装避雷针,当带电云层靠近建筑物时,建筑物会感应上与云层相反的电荷,这些电荷会聚集到避雷针的尖端,达到一定的值后便开始放电,这样不停的将建筑物上的电荷中和掉,永远达不到会使建筑物遭到损坏的强烈放电所需要的电荷。雷电的实质是2个带电间的强烈的放电,在放电的过程中有巨大的能量放出。建筑物的另外一端与大地相连,与云层相同的电荷就流入大地。显然,要使避雷针起作用,必须保证尖端的尖锐和接地通路的良好,一个接地通路损坏的避雷针将使建筑物遭受更大的损失。

主要影响

通常情况下,空气是不导电的,但是如果电场特别强,空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力,有可能被“撕”开,这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷,空气就可以导电了,空气电离后产生的负电荷就是负离子,失去电子的电荷带正电,叫做正离子。

导体表面有电荷堆积时,电荷密度与导体表面的形状有关。在凹的部位电荷密度接近零,在平缓的部位小,在尖的部位最大。当电荷密度达到一定的量值后,电荷产生的电场会很大,以至于把空气击穿(电离),空气中的与导体带电相反的离子会与导体的电荷中和,出现放电火花,并能听到放电声。

如高压线有轮廓的地方,就会出现尖端放电。由于接到电源上,它一边放电,一边不停的提供放电需要的电荷,这种放电会持续下去。尖端放电有如下弊端:

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1.引起火灾爆炸。如上所述,由于火花型尖端放电的放电能量较大,因此很容易引起易燃易爆混合物的燃烧和爆炸,造成重大人身伤亡和财产损失。