放电现象
带电物体失去电荷的现象称为放电。常见的放电现象如下:1 .接地放电
地球是一个良导体,因为它非常大,它可以接受大量电荷,而不会显著改变地球的电位,就像从海洋中抽水或向海洋中抽水不会显著改变海平面一样。如果带电导体通过导线与大地相连,电荷将从带电体流向大地,直到导体的电荷减少并被认为不再带电。(如果导体带正电,它实际上是从地球流向导体的*电子。这相当于正电荷从导体流向大地。)
在生产和生活中经常需要避免电荷的积累。此时接地是一个有效的措施。
2.尖端放电
在正常情况下,空气是不导电的,但是如果电场特别强,空气分子中的正电荷和负电荷可能被相反方向的强电场力“撕裂”。这种现象被称为空气电离。由于离子化的空气带有可以*移动的电荷,所以空气可以导电。空气电离产生的负电荷是电子,失去电子的原子带正电荷,称为正离子。
由于同种电荷的相互排斥,导体上的静电荷总是分布在表面上,一般分布是不均匀的,导体尖端的电荷特别密集,因此尖端附近空气中的电场特别强,这加速了空气中剩余的少量离子的运动。这些高速运动的离子撞击空气分子并电离更多的分子。此时,空气变成导体,从而产生尖端放电现象。
尖端放电具有重要的技术意义。高压输电线和高压设备的金属部件表面应光滑,以避免电能损失或尖端放电引起的事故。
3.火花放电
当高压带电体靠近导体时,强电场将使它们之间的空气瞬间电离,电荷将通过电离的空气形成电流。由于电流非常大,会产生大量的热量,使空气发光并产生电火花。这种放电现象称为火花放电。
生活中经常会遇到火花放电。在干燥的冬天,穿着毛衣和化纤衣服,长时间行走后,身体会因摩擦而积累静电。这时,如果你的手指靠近金属物体,你会感觉到针刺在手上的疼痛。这是由火花放电引起的。如果你事先拿了一把钥匙,让钥匙的尖端靠近其他金属物体,疼痛就会避免。在黑暗的地方试试。当钥匙的尖端靠近金属体时,你不仅会听到噪音,还会看到火花。
在一些工厂或实验室里,有大量的可燃气体。工人应该穿特殊的鞋子。这种鞋具有良好的导电性,可以将电荷引入地球,避免电荷在人体上积累,从而避免火花放电和火灾。
4.闪电
当带电云之间或带电云与地面之间有强烈放电时,会有耀眼的闪光和巨大的噪音,这就是闪电。闪电的放电电流可以达到几十万安培,这会对建筑物造成严重损害。这是雷击。
为了避免雷击,人们设计了避雷针。避雷针是安装在建筑物顶部的针状金属物体,通过粗电线与埋在地下的金属板连接,以保持与地面的良好接触。当带电云靠近时,地球上的异质电荷被吸引到避雷针的尖端,并由于尖端放电而释放到空气中,中和云中的电荷,从而达到防雷的目的。
闪电也有积极的意义。闪电产生的高温导致空气中的氮与氧化结合,然后与雨水一起落到地面形成硝酸盐。这些硝酸盐是天然的氮肥。闪电过程中产生的臭氧可以保护地球上的生命免受过量紫外线的伤害。原始生命起源于有机分子,一种生命起源理论将原始有机分子的产生归因于闪电。
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