Чому пробиває високовольтні дроти

Чому пробиває високовольтні дроти

Пробій повітря у високовольтних установках - звичайне явище. Але навіть досвідченим електрикам, які дотримуються всіх заходів безпеки, часом невідома причина пробоїв між оголеними струмоведучими частинами.

Як відомо з курсу фізики за восьмий клас середньої школи, електричним струмом називають спрямований рух заряджених частинок - електронів. У мережах змінного струму електрони здійснюють коливальні рухи в тілі провідника з частотою 50 разів на секунду.

Провідники та діелектрики

Природно, для того щоб електричний струм міг з 'явитися в певному матеріалі, атоми останнього повинні містити електрони, що мають слабкі електромагнітні зв' язки з ядром. Під впливом зовнішніх електромагнітних сил вони відокремлюються, а їх місце займають електрони від сусідніх атомів. Саме такий ланцюжок переміщень іменується електричним струмом, а матеріал в якому він відбувається - провідником.

Поділ матеріалів на провідники і діелектрики досить умовно. Один і той же матеріал при різних умовах може проявляти різні властивості, все залежить від докладеної до нього сили. Її називають електродвигуною (ЕДС), а в рамках спостережуваних людиною проявів вона називається електричною напругою. Тобто, чим вища напруга на кінцях провідника, тим більше навантаження відчувають електрони в його структурі. Відповідно, збільшується ймовірність того, що електрони зірвуться зі своїх орбіталів і почнеться спрямований рух.

Сила, що перешкоджає проходженню електричного струму, називається електричним опором. Чим більша довжина потенційного провідника, тим вище його електричний опір і тим більшою величини повинна бути ЕДС щоб з 'явився електричний струм. Метали мають дуже низький питомий опір, а тому проходженню через них електричного струму майже немає перешкод. Що стосується дерева, скла або повітря, то їх природний опір досить великий, а тому струм при недостатньо високому напруженні через них не проходить.

Чому пробивають високовольтні дроти

Лінії електропередач переносять електричний струм з дуже великою напругою: від десятків до кількох сотень тисяч вольт. Природно, навіть на відстані в кілька метрів, між проводами діють сили, які прагнуть перенести електрони через повітряний проміжок. За нормальних умов їм цього зробити не вдається. Точніше, обмін електронами все ж має місце, але сила струму в ньому занадто мала для утворення короткого замикання і появи розряду. Якщо ж стрибкоподібно збільшити напругу або зменшити опір провідника, що буває при підвищеній вологості повітря, комутаційних перевантаженнях або появі чужорідного тіла в проміжку, утворюється пробійний пучок електронів. Якщо його енергія досить велика, щоб вибити з молекул кисню невільні електрони, відбудеться нагрів обох частинок і подальше зміщення заряду. При цьому температура підвищується до декількох тисяч градусів і між провідниками на коротку частку секунди утворюється ствол плазми, що проводить електричний струм. Сторонній спостерігач може бачити це у вигляді миттєвого електричного розряду, званого пробоєм повітряного проміжку.