尖端放電(Corona discharge)
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師

/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

所謂的電暈放電(corona),是一種中性的流體(像是空氣),在電場非常高的地方被離子化(空氣分子中的電子因接收到足夠的能量而游離,導致分子成為離子態),而在電極附近產生了離子態的分子,這些離子態的分子會再去搶其他穩態分子的電子,或者讓和其他離子結合,讓自己形成穩態的分子,這一連串電子轉移、釋放的過程,稱為電暈放電,而尖端放電為電暈放電中的其中一種,專指在尖端物體附近所發生的電暈現象。

在尖端物體附近的空氣,因為有非常高的電場,所以被游離成離子態,而離子態的分子擁有導電性,所以可將離子態的空氣視為導體,因此,原本只有尖端的物體為導體,而現在被離子態的空氣所包圍,導體的範圍變大了,電場就會變的比較低,直到低到不能將空氣游離的狀態,空氣便不會再游離,游離空氣的範圍也不會再變大,所以尖端放電的範圍會受到電場大小的影響,也就是會受到尖端物體形狀的影響。

現有兩球半徑為Ra、Rb的導體球,總帶電量是Q,若用細導線連接兩球(如下圖),

則兩球電場分別為: Ea=Q/kRa(Ra+Rb)、Eb=Q/kRb(Ra+Rb) (其中k為庫倫力常數)由此可見,兩球表面附近的電場強度和球半徑成反比,也就是說曲率半徑越強,電荷密度就越強,由此,我們就可以得知電場強度和物體的曲半徑有關。

在運用方面,例如離子風扇,在風扇中有許多尖細的電極,利用尖端放電的原理,給這些電極高壓,讓空氣產生離子,去吸附空氣中多餘的電子,減少靜電的產生。另外像避雷針,也是利用此原理,讓閃電打到避雷針,以避免路上的行人被閃電擊中而送醫。 尖端放電也有很多缺點,例如在電源傳輸方面,會造成能量的損耗、雜音、電磁場的干擾、臭氧的產生(氧離子的結合)等等問題,這仍是有待克服的部份。

 

http://case.ntu.edu.tw/hs/wordpress/?p=2779

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