一、导体上电荷的分布
一个导体,不论原来是不是带电,放入电场中以后,都会由于静电感应而在导体的不同部位出现电荷。静电平衡时,导体上的电荷分布有以下两个特点。
(1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面。
(2)在导体外表面,越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
关于这一点,不妨设想一个极端情形的例子:一支缝衣针,带电后由于同种电荷相互推斥,电荷自然要被“挤”到针的两端。
二、尖端放电
导体尖端的电荷密度很大,附近的电场很强,空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动,把空气中的气体分子撞“散”,也就是使分子中的正负电荷分离。这个现象叫做空气的电离。中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速,撞击空气中的分子,使它们进一步电离,产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫做尖端放电。
当带电的雷雨云接近建筑物时,由于静电感应,金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电,这些电荷不断向大气释放,中和空气中的电荷,使建筑物避免雷击。
是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒,安装在建筑物的顶端,用粗导线与埋在地下的金属板连接,保持与大地的良好接触。
当带电的雷雨云接近建筑物时,由于静电感应,金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电,这些电荷不断向大气释放,中和空气中的电荷,使建筑物避免雷击。
提前放电避雷针
尖端放电会导致高压设备上电能的损失,所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一丛绿色光晕,俗称电晕,这是一种微弱的尖端放电。
避雷针是把云层的电荷中和掉,这样就避免了被雷击。当云层带有电荷时,避雷针的尖端就释放电荷,因为避雷针和大地相连,所以把大地的电荷引导云层中,中和云层的电荷,这样就减少了云层带的电荷,打雷的几率就减小了。但是,当云层携带的电荷很多时,中和速度根本赶不上,也会有被雷击的危险,避雷针这时就是最容易被雷击的,但是,避雷针跟大地相连,即使被雷击,伤害也不是很大。所以避雷针的作用有两个:1.中和云层中的电荷2.当雷劈下来时,吸引雷劈它,避免其他物体被雷击。
静电屏蔽是导体(一般是金属)的外壳对它的内部起到“保护”作用,使它的内部不受外部电场的影响。因为导体的导电能力强,在导体的外壳,各处的电位相等,所以导体的外壳在任何部位都没有电压,从而使内部不受到外部电场的影响。
电工穿金属衣有两个用途:1.屏蔽,即使是被雷劈,只要金属衣没坏,里面的人也没事2.排电,在高压工作时,金属衣用导线跟大地或者电源的另一条回路线路连接,这样,万一漏电,可以把电排到大地,或者短路,使电路中的保护装置跳闸。但有些时候,有些环境,是不允许排走电流的,这时,金属衣只能作为屏蔽的保护作用。