火花放電

火花放電

在普通氣壓及電源功率不太大的情況下,若在兩個曲率不大的冷電極之間加上高電壓,則電極間的氣體將會被強電場擊穿而產生自激導電,這種現象就是火花放電。這种放電過程產生的碰撞電離是沿著狹窄而曲折的發光通道進行的,並伴隨著火花和暴烈聲。

基本介紹

  • 中文名:火花放電
  • 外文名:spark discharge
  • 性質:一種氣體放電形式
  • 特點:因發電通道似火花而得名
  • 學科:物理
  • 套用:光譜分析、內燃機的點燃器等
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火花放電簡介

火花放電
當高壓電源的功率不太大時,高電壓電極間的氣體被擊穿,出現閃光和爆裂聲的氣體放電現象。在通常氣壓下,當在曲率不太大的冷電極間加高電壓時,若電源供給的功率不太大,就會出現火花放電,火花放電時,碰撞電離並不發生在電極間的整個區域內,只是沿著狹窄曲折的發光通道進行,並伴隨爆裂聲。由於氣體擊穿後突然由絕緣體變為良導體,電流猛增,而電源功率不夠,因此電壓下降,放電暫時熄滅,待電壓恢復再次放電。所以火花放電具有間隙性。雷電就是自然界中大規模的火花放電。火花放電可用於金屬加工,鑽細孔。火花間隙可用來保護電器設備,使之在受雷擊時不會被破壞。
電勢差很高的正負帶電區域之間所產生的氣體放電現象。用於膠接表面的處理,以提高膠接強度。多用於難粘塑膠和金屬等材料表面的處理。在大氣壓或高氣壓下的一種氣體放電形式,因發電通道似火花而得名。

火花放電原理

在電勢差很高 的正負帶電區域間出現閃光並發出聲響的瞬時 氣體放電現象。在放電的空間內,氣體分子發 生電離,氣體迅速而劇烈發熱,發出閃光和聲 響。放電通道所穿過的路徑及其發光和導電性 質,取決於正負兩帶電區域的形狀和大小,它們 間的電勢差以及氣體的性質和壓強。由於火花 放電時兩極間電壓很高,但電源功率不大,一旦 發生放電,電流強度劇增,電壓反而下降致使放 電暫時熄滅,待電壓恢復後才會再行放電。因 此火花放電是間歇性的。雷電就是自然界中大 規模的火花放電現象。在高電壓裝置中,接觸 不良的各部分間可能會出現電火花。這種現象 消耗能量、損壞裝置並易引起危險。

影響因素

由於在其他條件不變時,引起火花放電的擊穿電壓取決於電極形狀及其間的距離,在高壓工程中,常通過某種形狀電極間發生火花放電時的距離(稱為火花間隙)來測量未知的高電壓值。下表給出幾種形狀電極的火花間隙(毫米)與電壓之間的關係。
電壓/V
兩點狀電極
直徑為5mm
的兩球形電極
兩平板電極
20000
40000
100000
200000
300000
15.5
45.5
200
410
600
5.8
13
45
262
530
6.1
13.7
36.5
75.3
114

火花放電危害

靜電火花點燃某些易燃物體而發生爆炸。 漆黑的夜晚,人們脫尼龍、毛料衣服時,會發出火花和“叭叭”的響聲,這對人體基本無害。但在手術台上,電火花會引起麻醉劑的爆炸,傷害醫生和病人;在煤礦,則會引起瓦斯爆炸,會導致工人死傷,礦井報廢。總之,靜電危害起因於用電力和靜電火花,靜電危害中最嚴重的靜電放電引起可燃物的起火和爆炸。人們常說,防患於未然,防止產生靜電的措施一般都是降低流速和流量,改造起電強烈的工藝環節,採用起電較少的設備材料等。最簡單又最可靠的辦法是用導線把設備接地,這樣可以把電荷引入大地,避免靜電積累。細心的乘客大概會發現,在飛機的兩側翼尖及飛機的尾部都裝有放電刷,飛機著陸時,為了防止乘客下飛機時遭到電擊,飛機起落架上大都使用特製的接地輪胎或接地線,以泄放掉飛機在空中所產生的靜電荷。我們還經常看到油罐車的尾部拖一條鐵鏈,這就是車的接地線。適當增加工作環境的濕度,讓電荷隨時放出,也可以有效地消除靜電。潮濕的天氣里不容易做好靜電試驗,就是這個道理。科研人員研究的抗靜電劑,則能很好地消除絕緣體內部的靜電。

火花放電的利用

主要套用: ①光譜分析。②內燃機的點燃器。③金屬電火花加工:在電解質溶液中用火花放電腐蝕金屬 工件,以形成同工具電極形狀相對應的表面(這 種加工方法能在很硬的金屬上穿孔、雕刻和制 成各種型面型腔)。④高電壓值測量:因引起火 花放電的最低電壓(即擊穿電壓,參見“氣體放 電”)與電極的形狀和極間距離有關,在高電壓 工程中常通過測定某種形狀的電極之間發生火 花放電時的間距來測定未知的高電壓值。
日光燈的啟輝器也利用火花放電原理。閉合日光燈的電鍵時,電壓使啟輝器的玻璃管中的氖氣放電,放電生熱使玻璃管中動片受熱膨脹與靜片接通。在這一過程中發出閃光和咔嚓聲。待動片與靜片斷開時,高電壓又使燈管中的水銀蒸氣放電,日光燈發光。

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