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灯[dēng]开关开合时有火花

2025-02-14 04:03:47Family

为什么插头进插座的瞬间会有电光?问题中有两个关键词:「瞬间」与「火光」。这个现象可以用气体介质击穿的理论来解释。简单的说,气体分子在强电场之下,会发生电离,从而在空气中产生被激发的带电粒子,而其回到低能态的时候,则会产生光子,也就是我们看到的「火光」

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为什么插头进插座的瞬间会有电光?

问题中有两个关键词:「瞬间」与「火光」。这个现象可以用气体介质击穿的理论来解释。简单的说,气体分子在强电场之下,会发生电离,从而在空气中产生被激发的带电粒子,而其回到低能态的时候,则会产生光子,也就是我们看到的「火光」。

下面详细的讲一讲。首先,为什么是「插进插头的瞬间」产生火光,而不是在很远的地方呢?因为插头与插座之间的平均电压是基本不变的,而距离缩小时,平均的电场会越来越大。即:U=Ed,U是电压,严格的说是电势差;E则是电场;d是距离,可以明显的看出,当距离d越来越小的时候,E会急剧上升,很容易就超过了气体击穿的阈值。

击穿之后,不光有被激发的气体来导电,也有插头、插座上的金属离子在导电。研究工作中,经常使用电火花的光谱来研究物质的构成。所谓「激发」,就是说,物质中的电子,因为外界给开云体育予[yǔ]的能量,达到了一些能量更高的状态。而且这些状态的能量时分立的,也就是说,电子的能量可以为1、2、3,……却不能为1.5, 1.22这样的值。

同时,高能量的状态通常都是不《读:bù》稳定的,会自发地向低能状态跃迁。就如山顶的石头会容易落到山下一样。电子在跃迁之后,会以电磁波的形式向外发射能量,也就是我们看到亚博体育的「火光」。上图给出了跃迁的物理图像,即从能量高的状态(能量为E_2),放出一个光子(能量为hbar*v = E_2-E_1),回到更加稳定的低能状态(能量为E_1)。

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