球形闪电
球形闪电的载体是空气,空气在正常状态下是不导电的绝缘体,因此必须依靠外力将空气电离,当气体分子中的电子获得能量脱离而成为自由电子时,这些电子就能成为输送电流的媒介,此时气体就具有导电的能力。使气体具有导电能力的过程称之为气体的电离。
首先,如何电离气体?我们知道气体受到电场或热能的作用,就会使中性气体原子中的电子获得足够的能量,以克服原子核对它的库伦力而成为自自电子,同时中性的原子或分子由于失去了带负电荷的电子而变成带正电荷的正离子。
我们可以将空气充入真空管内,真空管两端安装阴阳极板,通电阴阳极板,就能使真空管内产生强电场,进而电离空气。当电场强度达到击穿空气的阈值时,空气将会被“击穿”,产生闪电。然而此时的闪电是线形的,如何产生球形闪电呢?
首先,将真空管换成球形管,然后将阴阳极板换成圆形阴阳极板,以圆形阴阳极板面积为大小切去球形管两端多余部分,将圆形阴阳极板平行安装在球形管两端,抽去密封后球形管内少量气体(由于导电气体具有电阻,所以受到电流热效应影响,导电气体会受热膨胀,使球形管内气压大于外界大气压,进而撑爆球形管,所以球形管内必须抽去少量气体)。将电源输出的电流通过高频共振变压器转化为高压电,通入圆形阴阳极板,受到两阴阳极板间电场强度影响,球形管内气体被电离。随着电压持续升高,球形管内气体分子被电离数量不断增多,更多的自由电子参与到电流传递的过程中。当两极板间电场强度达到气体击穿阈值时,气体被击穿,产生线形闪电,再次持续增加电压,线形闪电会变为椭圆形闪电,当球形管内气体全部被电离,所有自由电子都参与到电流传递的过程中时,椭圆形闪电将会转变为球形闪电。然而此时的球形闪电一旦脱离阴阳极板能量就会消散。我们知道自由电子的定向移动才能产生电流,而自由电子的定向移动是受阴阳极板间电势差作用的。一旦球形管被打开,气团脱离阴阳极板,失去电势差作用,自由电子就无法定向移动,产生不了电流,球形闪电就无法持续存在。所以,另外一个需要解决的问题就是“如何在气团脱离阴阳极板后自身还具有电势差可供自由电子定向移动”?
最好的办法就是让此气团在未曾释放前就快速自转。气团被完全电离后,正离子和负电子混合在一起,正离子由失去核外电子的原子构成,负电子由获得能量而脱离原子束缚的自由电子构成,正离子质量是负电子质量的几千倍,在自转过程中,质量较大的正离子留在了自转气团中心,质量较小的
球形闪电的载体是空气,空气在正常状态下是不导电的绝缘体,因此必须依靠外力将空气电离,当气体分子中的电子获得能量脱离而成为自由电子时,这些电子就能成为输送电流的媒介,此时气体就具有导电的能力。使气体具有导电能力的过程称之为气体的电离。
首先,如何电离气体?我们知道气体受到电场或热能的作用,就会使中性气体原子中的电子获得足够的能量,以克服原子核对它的库伦力而成为自自电子,同时中性的原子或分子由于失去了带负电荷的电子而变成带正电荷的正离子。
我们可以将空气充入真空管内,真空管两端安装阴阳极板,通电阴阳极板,就能使真空管内产生强电场,进而电离空气。当电场强度达到击穿空气的阈值时,空气将会被“击穿”,产生闪电。然而此时的闪电是线形的,如何产生球形闪电呢?
首先,将真空管换成球形管,然后将阴阳极板换成圆形阴阳极板,以圆形阴阳极板面积为大小切去球形管两端多余部分,将圆形阴阳极板平行安装在球形管两端,抽去密封后球形管内少量气体(由于导电气体具有电阻,所以受到电流热效应影响,导电气体会受热膨胀,使球形管内气压大于外界大气压,进而撑爆球形管,所以球形管内必须抽去少量气体)。将电源输出的电流通过高频共振变压器转化为高压电,通入圆形阴阳极板,受到两阴阳极板间电场强度影响,球形管内气体被电离。随着电压持续升高,球形管内气体分子被电离数量不断增多,更多的自由电子参与到电流传递的过程中。当两极板间电场强度达到气体击穿阈值时,气体被击穿,产生线形闪电,再次持续增加电压,线形闪电会变为椭圆形闪电,当球形管内气体全部被电离,所有自由电子都参与到电流传递的过程中时,椭圆形闪电将会转变为球形闪电。然而此时的球形闪电一旦脱离阴阳极板能量就会消散。我们知道自由电子的定向移动才能产生电流,而自由电子的定向移动是受阴阳极板间电势差作用的。一旦球形管被打开,气团脱离阴阳极板,失去电势差作用,自由电子就无法定向移动,产生不了电流,球形闪电就无法持续存在。所以,另外一个需要解决的问题就是“如何在气团脱离阴阳极板后自身还具有电势差可供自由电子定向移动”?
最好的办法就是让此气团在未曾释放前就快速自转。气团被完全电离后,正离子和负电子混合在一起,正离子由失去核外电子的原子构成,负电子由获得能量而脱离原子束缚的自由电子构成,正离子质量是负电子质量的几千倍,在自转过程中,质量较大的正离子留在了自转气团中心,质量较小的