高压放电的几种高压放电

高压放电的几种高压放电

一块平整光滑的玻璃板悬置在空中，玻璃板两面中央各有一个圆形小电极，一极接高压，另一极接地。当电压升到2至3万伏时，圆形电极附近出现蓝色光晕。当电压继续升高到5至6万伏时，蓝光随之增强。当电压升高到7至8万伏时，玻璃板表面出现大范围树枝状的放电条纹。当电压升到10万伏时，高压电流从平面玻璃板的中心向四边，沿玻璃表面出现弧光放电。一根根蜿蜒扭曲的蓝色电弧，犹如一条条闪动着奇异光彩的蓝色小蛇在玻璃板上剧烈颤动。由于这些放电形式都是沿着玻璃板表面进行的，因此被称为沿面放电。
出现沿面放电现象的原因是：玻璃板是绝缘介质，当两电极间电压升高后，电流无法击穿玻璃板，就被迫沿玻璃板的平面寻找与另一电极距离最短的通道。由于玻璃板表面上附有空气，所以，所谓的通道就是电流击穿空气，使高压电流的能量得以释放。 雅各布天梯放电展示了电弧产生和消失的过程。二根呈羊角形的管状电极，一极接高压电，另一个接地。当电压升高到5万伏时，管状电极底部产生电弧，电弧逐级激荡而起，犹如闪闪发光的梯子，由于圣经中的雅各布曾经梦到天使上下天堂的梯子是闪闪发光的，所以就形象的这种放电现象称为“雅各布天梯”。
这种放电现象是怎么形成的呢？原来，当电压升高到5万伏左右时，在两电极距离最近的底部空气被击穿发生电离，同时空气被加热，温度急剧上升产生电弧。热空气迅速向上移动，于是电弧也随着向上运动，随着电极间距离的增大，电弧也随之拉长，当电弧爬升到顶部时，由于电极距离过大，电压不足以击穿空气，电弧自动熄灭。只要保持两电极间的电压，这种放电过程就会周而复始地进行，形成弧光放电。　放电电极之间的放电电弧一旦形成，加在两只放电电极间的电压在限流电阻、反馈控制电路、线路内阻（包括变压器线圈）、电抗器等一个或联合作用下，其数值会下降并稳定在某一范围内。该电压应能足以维持两只放电电极间的放电电弧的稳定且不足以在两只放电电极形成新的放电通道。
利用弧光放电原理，人们制作了各种气体放电光源，比如探照灯、人造小太阳氙灯等。 在大自然中，只有在电闪雷鸣时才能观赏到雷电放电现象。特斯拉放电装置能模拟雷电放电，使观众在科技馆里就能领略到自然界雷雨天气时高空电闪雷鸣的景象。
特斯拉放电也称高频高压放电，在屏蔽网的中央有一个头顶是大圆盘的圆柱形设备，称为高频高压发生器，它的发明人是美国著名发明家特斯拉，因此这个设备称为特斯拉变压器。由于它的频率较高，约100kHz，在同等电压和放电间隙情况下，放电电流非常大，电弧非常明亮。这里表演的特斯拉放电，电压约有100万伏，能够连续放电，它的放电现象犹如雷电放电。
雷电是一种最常见的高频高压放电，其电压常达到几千亿伏以上。 吊绳开关将特斯拉变压器与变压器左侧风车状电极连接起来，启动特斯拉变压器，随着风车电极的旋转，电极在尖端放电的作用下，顶尖发出环状的火花。