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
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。
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
因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。
