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空氣是良好的絕緣體,不容易導電,但總不導電,怎麼才能發生雷電現象呢?所以,空氣還是能導電的。
導體容易導電,是因為導體中有自由移動的電荷,在導體裡電荷能從一個地方移動到另一個地方。絕緣體裡電荷幾乎都被束縛在分子或原子的範圍之內,不能從一個地方移動到另一個地方。
通常情況下,空氣中都是比較穩定的氣體分子,幾乎沒有自由移動的電荷,所以,空氣是絕緣體。當很高的電壓加在空氣上時,一些氣體分子的外層電子被加速,就會脫離原分子,並被其他分子俘獲,就出現了正負離子,也就是所謂空氣被電離。這種現象在實驗室就可模擬,上高中時就看到過這個實驗。
於是,空氣變成導體,電流透過空氣時,產生大量的熱,一方面使電子躍遷到激發態,然後在回到基態,發出閃光,同時,加熱空氣,使空氣急劇膨脹,發生劇烈振動,產生巨大的雷聲。
閃電是很常見的自然現象
在人類世界裡異性相吸,在自然界中正負同樣是相互吸引的。正電荷和負電荷會相互吸引,雲層中會累積大量的負電荷,正電荷為了和負電荷相擁抱,就會湧到比較高的建築物上、大樹、高山,甚至人體身上。雖然空氣不怎麼導電,但假如正電荷和負電荷衝破了空氣的障礙,產生愛的相遇,就會火光四射!
閃電是怎麼發生的?燃氣灶大家都用過吧?它的兩個電極相隔得很近,需要點火的時候,會在兩個電極上加上很高的電壓,然後就產生了電火花了,就可以把燃氣點著。
閃電其實和點火是相類似的,只不是閃電是一瞬間的,電放完就沒有了。當雷雨雲中的電荷積累到一定程度時,不同雲層或者雲層與地面之間就會產生強烈的電場,雖然空氣不導電,但如果電場大到足以擊穿大氣層時,就會產生耀眼的閃電了!
其實我們每一次看到的閃電過程都是相當複雜的,首先需要雷雨雲積累到足夠的負電荷,當雷雨雲移動到某一個地方,那個地方還要形成正電荷中心,使得兩者之間要產生強大的電場。在電場越來越強的時候,這時候,如果雲層下方出現被強烈電離的一段氣柱(稱梯級先導),電離氣柱逐級延伸到地面,在離地面比較近時,地面突然向上回擊,這時候才會產生閃電。閃電的同時還會釋放巨大的能量,形成爆炸的衝擊波,我們俗稱為打雷。