尖端放电

静电除尘器：将玻璃筒内、 外的铜线通过接线柱与起电机 的两极相联接。将器皿内的木 屑点燃。然后将器皿放入木盒 ，可看到浓烟从玻璃筒内袅袅 上升，自顶端逸出。摇动起电 机，玻璃筒顶端即刻停止冒烟
。这是因为玻璃筒内部形成的
电场靠近轴处较强，空气分子 在强电场中电离，形成正负离
子，这些离子与烟粒相遇，使
扰精密测量和对通讯产生危害 .
然而尖端放电也有很广泛的应用 :
比如避雷针和静电除尘器.下面我们就来介绍一下它 们的制作原理.
（1）避雷针
在强电场作用下，物体曲率大的地方 ( 如尖锐、细小的 顶端，弯曲很厉害处 )附近，等电位面密，电场强度剧增， 使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电。尖 端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气 体放电的现象。当雷雨云过境时，云的中下部是强大负电荷 中心，云下的下垫面是正电荷中心，云与地面间形成强电场， 记地面电位为P，则依次各等位面记为P─1，P─2，......。在 地面凸出物如建筑物尖顶、树木、山顶草、林木、岩石等尖 端附近，等电位面就会很密集，这里电场强度极大，空气发 生电离，因而形成从地表向大气的尖端放电。避雷针是一根 耸立在建筑物顶上的金属棒(接闪器)与金属引下线和金属接 地体等三部分组成的防雷装置。它的作用是使可能会袭击建 筑物的闪电吸引到它上面，再进入地里，借以保护建筑物。
由于导体尖端处电荷密度最大，所以附近 场强最强。在强电场的作用下，使尖端附近的 空气中残存的离子发生加速运动，这些被加速 的离子与空气分子相碰撞时，使空气分子电离， 从而产生大量新的离子。与尖端上电荷异号的 离子受到吸引而趋向尖端，最后与尖端上电荷 中和；与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞 向远方形成“电风”，把际近的蜡烛火焰吹向 一边，甚至吹灭。
２、对于孤立的带电导体来说，定性上，其面上电荷密度的分布犹 如下定性规律： 大致说来，在一个孤立带电导体上面电荷密度的大小与表面的 曲率有关。导体表面凸处而尖锐的地方（曲率较大），电荷就比较 密集，即电荷密度大；表面较平坦的地方（曲率较小），电荷密度 就小；表面凹进去的地方（曲率为负），电荷密度更小。但要注意， 电荷密度与曲率之间并不存在一一对应的函数关系。 我们也可以这样来理解：任何形状的导体在远方看来都 像是个点电荷，它的等势面是球面；另一方面导体表面 都是等势面。当一个等势面从导体表面向远方过渡时， 就会如右图所示那样，在导体凸出部分附近的等势面间 隔小，从而场强很大，由 可知电荷密 E 0 e 度也很大。

1
2
Q

1
4 R
2 1


1
Q

2
4 R
2 2
2
根据均匀带电球壳产生的电场中的电势分布，对两球有：
(R) 1
0
U U
Q R Q R
1
4
1
1 2
2
(R)
4

0
wk.baidu.com2 2
又:
U
于是:
1
(R)
U
2
(R)
R Q
1

1
R
2
Q
2
可见，电荷密度分布与曲率半 径成反比，即与曲率成正比。
尖端放电现象及其应用
制作人: 0610285 闫力松0610286杨智唤 0610287易三铭0610288殷毅 0610289尹炜恺
什么是 尖端放电现象?
带电导体尖端附近的电场特 别大，可使尖端附近的空气发生 电离而成为导体产生放电现象， 即尖端放电 .
那么它又是怎样产生的呢?且听下文分解
首先让我们一起来了解电荷在导体上是如何分布的: １、我们先来看两个大小不等的导体球联接（如图所示），其电荷分布有什么规律？ 我们知道，静电场中的导体构成等势体，电荷只分布在导体表面。图中，电荷只分 布在球面上，且两球面是等势面，其情况与两个球壳联接的情况是相同的。可设面密度分 别为 ，则 有:
那么导体的电荷分布又与尖端放电有什么关系呢?
通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 负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气 的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电 了。空气电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的原子带正电，叫做正 离子。
↓
杨智唤
殷毅
闫力松 尹 炜 恺 易 三 铭
谢谢观看!
烟粒分别带上正、负电荷，它 们在电场的作用下，沉积在玻
璃筒壁和中心铜线上。
除了上面两种应用外,尖端放电还能产生一种叫 做电风的有趣实验现象:
+++ ++ < 电风实验 >
+
+
+++
<电风实验>原理:
通常情况下空气是不导电的，但是如果电 场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相 反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象 叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可 以自由移动的电荷，空气就可以导电了。空气 电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的原 子带正电，叫做正离子。
由于导体尖端的电荷特别密集, 所以尖端附近空气中的电场特别强, 使 得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子， 使更多的分子电离。这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象.
那么尖端放电给我们日常生活中带来了那 些影响呢
尖端放电现象有利有弊: 先说一下坏的一面:尖端放电会损耗电能, 还会干