展项包含5个高压放电表演项目,分别为泰斯拉放电、雅各布天梯、沿面放电、手指放电和旋转放电,让参与者了解高压放电的科学知识。
泰斯拉放电:高频高压发生器通电后,会通过顶部的均压罩在空气中产生放电现象,类似自然界雷电放电,而其连续性又优于雷电放电。
雅各布天梯:两个羊角形电极由于高压产生电弧放电,电弧的高温使空气受热电离向上运动,电弧随之上升,当到达一定高度时,电弧由于拉长而冷却熄灭,但下方又不断拉出新的电弧。如此循环往复,便形成像梯子一样的电弧放电现象,犹如古希腊神话中的“雅格布天梯”。
沿面放电:当电压升高到某一值时,玻璃中间的电极处周围集聚了大量的电荷,玻璃表面的空气首先被电离,形成多条沿着表面的放电通道,这种沿着固体和空气的交界面发生气体放电现象,称为沿面放电。
手指放电: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,而且电流都具有趋肤效应,因为导体中有交流电或者交变电磁场时,导体内部的电流分布不均匀,电流集中在导体的“皮肤”部分,也就是说电流集中在导体外表的薄层,越靠近导体表面,电流密度越大,导线内部实际上电流较小,所以科普展品生产厂家北京定致提示大家大部分的电流都流过防护服,不会对身体内部造成就很大的伤害。
旋转放电:环形电极在高压的作用下,在尖端处产生尖端放电现象,从而环形电极的尖端处产生大量新的正负离子,其中正离子受到带正电的电极尖端的排斥而飞向远处,负离子受到电极尖端的吸引而趋向尖针,并与尖端上的正电荷中和。根据动量守恒原理,环形电极开始旋转。
2.高压放电的应用
高压放电在生活中有诸多的应用,分别来看看泰斯拉放电、雅各布天梯、沿面放电、手指放电和旋转放电各有什么应用。
泰斯拉线圈:警务人员手中的电棍即运用了泰斯拉线圈的原理。电棍利用高压发生器及可充电池供电,可以产生4万伏以上的强电击,使侵犯者产生一种强烈的触电感觉,全身麻木,浑身无力,瞬间丧失作恶能力。
雅各布天梯:在高温的夏天,人们开启空调,用电量猛增,使得线路中的用电功率增大,变电所输出电的瓷瓶间电场强度超过安全值时,就可能产生电弧放电,相当于横着的雅各布天梯。因此,高温限电是必要的,否则一旦电弧放电,后果不堪设想。
沿面放电:沿面放电能在大气压空气环境中产生大面积、宏观均匀、接近室温的等离子体,在生物医学领域具有良好的应用潜力。但是,沿面放电也有其危害。在电力系统中需要避免沿面放电带来的电力瘫痪和经济损失。
手指放电:避雷针是手指放电原理的一种运用。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。在避雷针的顶端,形成局部电场集中的空间,以影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针放电,再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物体免遭雷击。科普展品生产厂家北京定致提示大家同样的道理,在雷雨天,我们需要注意身体要尽量降低,以免作为凸出的尖端而被闪电直接击中,也不可以到孤立的大树下和无避雷针装置的高大建筑物附近避雨,不可以将雨伞等金属体高举过头顶。
旋转放电:科学家正在研究运用旋转放电制备甲烷。采用常规催化手段一直未取得突破性进展,而辉光放电等冷等离子体对于甲烷偶联是一种非常有效的方法,近年来已成为物理化学跨学科前沿研究热点。
人们还在继续研究高压放电在环保、能源、材料等许多方面的运用。
资料来源:省科学技术协会
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