尖端放电在自然界中广泛存在,在农村里,尤其是夏天的时候,当有户人家的墙外电线的端头露出了时,我们就会看到这么一个现象,当天空中电闪雷鸣之时,墙壁上的电线就会有电火花的产生,那么,这里面有怎样的物理常识呢?

物理电场线原理(经典物理尖端放电之)(1)

这就是物理学中的导体的尖端放电现象,导体的尖端放电现象跟导体尖端的弯曲程度有关,导体尖端越平滑,出现尖端放电的概率就会越小,导体尖端越尖,导体出现尖端放电的概率就会越大。当我们对对一个带有尖端的导体持续充入正电荷时,导体的尖端就会聚集大量的正电荷,大量的正电荷的周围就会产生强烈的电场,如此强大的电场就会吸引和电离周围的离子和空气。

物理电场线原理(经典物理尖端放电之)(2)

也就是说,周围空气中的带正电的离子会远离带有正电荷的导体尖端,当大量的正离子远离导体尖端的过程中,假如这些正离子远离尖端的速度很快的话,就会形成”电风“,如果你用手去接近导体尖端时,手是会感觉到一阵凉意的。如果您在导体的尖端处放一根点燃的蜡烛时,就可以看到蜡烛的烛焰有明显的倾斜。这就是带空气中带正电荷的离子在导体的排斥力下而形成的”电风“。

物理电场线原理(经典物理尖端放电之)(3)

当持续给金属导体充入正电荷时,导体尖端的空气就会被强大的电场电离,带负电荷的离子就会向导体的尖端聚集,从而与导体尖端的正电荷中和,在中和的过程中就会伴有电火花的产生。关于电荷之间的中和反应,也许是电荷在摩擦时而产生了大量的热,从而出现了电火花。

物理电场线原理(经典物理尖端放电之)(4)

导体尖端放电的危害还是很多,它最大的危害就是损失了电能。在我国特高压输送的过程中,如果其中有根高压电线出现了断丝的情况,那么,在高压电线断丝处就会聚集大量的电荷,当它与空气中带电的离子中和时,就会损失电能,所以,高压电线必须做到平滑而不断丝。

物理电场线原理(经典物理尖端放电之)(5)

前几年农村的高压电线全部都是裸露的钢丝线,在我们村里,有一个调皮的小孩间一根铁棒随手一扔后,正好砸在了高压电线上。这时,高压电线就像有一双无形的手将铁棒紧紧的捏住一般,直到高压电线断了后铁棒才从高空中掉下来。那么,为什么铁棒会被高压电线吸住呢?高压电线为什么最终会断呢?

物理电场线原理(经典物理尖端放电之)(6)

至于铁棒为什么会被高压电线吸住呢?这就得从交流电说起了。现在我国使用的交流电,而交流电的周围就会形成一个磁场,磁场本身就具有吸引铁的特性,故而铁棒在接触到高压线时,就会被高压线吸住。

铁棒一旦被吸住后,交流电在铁棒的周围就会产生大量的热,而铁棒又比高压钢丝绳坚硬,所以高压钢丝绳就会被大量热而逐一熔断,最终被”烧断“了,所以,我们此时看到的从天空中掉下来的铁棒,周围会有一层黑色的附着物。

物理电场线原理(经典物理尖端放电之)(7)

而且,在铁棒接触高压电线时,还会伴随着电火花的产生。这又是什么原理呢?其实这就是尖端放电的现象,铁棒接触到高压线后,铁棒的两端就会聚集着大量的电荷,大量的电荷就会产生强大的电场,强大的电场就会将空气电离,在正负电荷中和的过程中就会有电火花的产生了。

当然,导体尖端放电所产生火花跟金属摩擦时产生的火花是不一样的,两个金属摩擦时所产生的热量,足以让从金属上掉下来的微粒发红,所以我们就能看到火花了。

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