高壓放電

高壓放電

高壓放電是指電能的壓差放電。包括沿面放電、雅各布天梯放電、特斯拉放電、手指尖端放電、鏇轉放電幾種。由於玻璃板表面上附有空氣,所以,所謂的通道就是電流擊穿空氣,使高壓電流的能量得以釋放。當電壓升高到5萬伏時,管狀電極底部產生電弧,電弧逐級激盪而起,猶如閃閃發光的梯子,由於聖經中的雅各布曾經夢到天使上下天堂的梯子是閃閃發光的,所以就形象的這种放電現象稱為“雅各布天梯”。放電電極之間的放電電弧一旦形成,加在兩隻放電電極間的電壓在限流電阻、反饋控制電路、線路內阻(包括變壓器線圈)、電抗器等一個或聯合作用下,其數值會下降並穩定在某一範圍內。

幾種高壓放電

沿面放電

一塊平整光滑的玻璃板懸置在空中,玻璃板兩面中央各有一個圓形小電極,一極接高壓,另一極接地。當電壓升到2至3萬伏時,圓形電極附近出現藍色光暈。當電壓繼續升高到5至6萬伏時,藍光隨之增強。當電壓升高到7至8萬伏時,玻璃板表面出現大範圍樹枝狀的放電條紋。當電壓升到10萬伏時,高壓電流從平面玻璃板的中心向四邊,沿玻璃表面出現弧光放電。一根根蜿蜒扭曲的藍色電弧,猶如一條條閃動著奇異光彩的藍色小蛇在玻璃板上劇烈顫動。由於這些放電形式都是沿著玻璃板表面進行的,因此被稱為沿面放電。

出現沿面放電現象的原因是:玻璃板是絕緣介質,當兩電極間電壓升高后,電流無法擊穿玻璃板,就被迫沿玻璃板的平面尋找與另一電極距離最短的通道。由於玻璃板表面上附有空氣,所以,所謂的通道就是電流擊穿空氣,使高壓電流的能量得以釋放。

雅各布天梯放電

雅各布天梯 放電展示了電弧產生和消失的過程。二根呈羊角形的管狀電極,一極接高壓電,另一個接地。當電壓升高到5萬伏時,管狀電極底部產生電弧,電弧逐級激盪而起,猶如閃閃發光的梯子,由於聖經中的雅各布曾經夢到天使上下天堂的梯子是閃閃發光的,所以就形象的這种放電現象稱為“雅各布天梯”。

這种放電現象是怎么形成的呢?原來,當電壓升高到5萬伏左右時,在兩電極距離最近的底部空氣被擊穿發生電離,同時空氣被加熱,溫度急劇上升產生電弧。熱空氣迅速向上移動,於是電弧也隨著向上運動,隨著電極間距離的增大,電弧也隨之拉長,當電弧爬升到頂部時,由於電極距離過大,電壓不足以擊穿空氣,電弧自動熄滅。只要保持兩電極間的電壓,這种放電過程就會周而復始地進行,形成弧光放電。放電電極之間的放電電弧一旦形成,加在兩隻放電電極間的電壓在限流電阻、反饋控制電路、線路內阻(包括變壓器線圈)、電抗器等一個或聯合作用下,其數值會下降並穩定在某一範圍內。該電壓應能足以維持兩隻放電電極間的放電電弧的穩定且不足以在兩隻放電電極形成新的放電通道。

利用弧光放電原理,人們製作了各種氣體放電光源,比如探照燈、"人造小太陽"氙燈等。

特斯拉放電

在 大自然中,只有在電閃雷鳴時才能觀賞到雷電放電現象。特斯拉放電裝置能模擬雷電放電,使觀眾在科技館裡就能領略到自然界雷雨天氣時高空電閃雷鳴的景象。

特斯拉放電也稱高頻高壓放電,在禁止網的中央有一個頭頂是大圓盤的圓柱形設備,稱為高頻高壓發生器,它的發明人是美國著名發明家特斯拉,因此這個設備稱為特斯拉變壓器。由於它的頻率較高,約100kHz,在同等電壓和放電間隙情況下,放電電流非常大,電弧非常明亮。這裡表演的特斯拉放電,電壓約有100萬伏,能夠連續放電,它的放電現象猶如雷電放電。

雷電是一種最常見的高頻高壓放電,其電壓常達到幾千億伏以上。

手指尖端放電

將特斯拉變壓器與試驗用的模特的手接起來,泰斯拉的高壓將使穿著高壓防護服的模特手指發出長長的亮光。即使觀眾代替模特做這項試驗,身體也不會受到影響,這是因為電流的絕大部分從防護服通過,觀眾是絕對安全的。

鏇轉放電

吊繩開關將特斯拉變壓器與變壓器左側 風車狀電極連線起來,啟動特斯拉變壓器,隨著風車電極的鏇轉,電極在尖端放電的作用下,頂尖發出環狀的火花。

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