电荷避雷原理.doc

湖南威普讯通信科技有限公司雷原理摘要本文从实验、微观、宏观、及场的角度都证明了电廻路中导体表面上集聚的电荷与那里的电压有关。那里的电压是相对于电路中点的电位。中点的位置受到接地点位置的影响。可以用电流产生的这种电荷来对消雷电的感应电荷,从而成为一种避雷技术,叫做电荷避雷。关键词避雷,电荷密度,电流。一、引言卫星上于上世纪七十年代初就已成熟地使用人造等离子体来防止高电压放电,这种技术用到地面就可以作为一种新避雷技术[ 1],使被保护对象不挨雷击。这一避雷技术的根本思想是使被保护对象导电表面的感应电荷失效或消失。表面覆盖上等离子气层能使那里的感应电荷及时散发到空气中,不可能随着感应电荷的不断集聚而形成击穿大气的电场和电流,这就使感应电荷的引雷作用失效,因此该表面就不遭雷击,我们可称这种方法为“离子避雷”。因大气中产生足够浓度的等离子体成本高、难度大,因此不可能用等离子体覆盖被保护对象的整个表面。为了使等离子体只覆盖尽可能少的面积,其它未被等离子体覆盖的表面要用另法使其感应电荷消失。用电流廻路中的导体表面上集聚的电荷来对消那里的感应电荷是一种行之有效的方法。去掉感应电荷就是避雷,我们称这种对消感应电荷的方法叫“电荷避雷”。 2003 年12月15日获得了云南省防雷中心颁发的“防雷新产品使用许可证”的等离子避雷球系统,包括避雷球、电源和放大器等三大部件。避雷球安装在楼顶上, 也有遭雷击的危险性,採用“离子避雷”原理保护。而楼房则是採用“电荷避雷”原理保护。放大器是放大避雷球的保护能力。与避雷球上感应电荷极性相反的电荷被放大器放大后输送到楼上对消那里的感应电荷,实现“电荷避雷”原理的保护。下面首先描述实验测试结果,然后从微观、宏观和场等不同角度论证其原理。二、实验测量 1、实验 1:感应电荷及其中和的测量用图 1装置做了几种情况的测量。 R=680K Ω,r=22K Ω,电池 220 伏。⑴开关 K1和K2都断开,上板 A不接电。用表面电荷测量仪测量电路各处,即 D、R、E、r、F、G处的表面电荷密度。看湖南威普讯通信科技有限公司池正电极处开始沿线路测量,正电荷从最大单调减小,降到 R中点附近, 表面电荷密度降为零,然后成负,而且表面负电荷密度单调增大,直到电池负极处为负极大。(2)开关 K2接通,上级板 A不接电由于开关 K2使D和E间短路,电池电压直接接到 r上,所以电流急增,但测量 E 处的表面电荷,不再是负,而是与 D处密度相同的正电荷,在r中间处表面电荷密度为零。可以看到,表面电荷密度不取决于电流大小,而取决于电压。(3)开关 K1和K2都合上,上板 A接正直流高压 VA伏. 1测量 E处表面电荷,数据见表 1,表中 E为电池电压。表面电荷密度是用美国制的9000 型感应式电场仪测量。表中数据即为该电场仪读数,单位为 kV/inch, 相当于面电荷密度湖南威普讯通信科技有限公司一行测量数据是没有加电流,只是上板直流高压造成的感应电荷,与高压成正比。当加了电池没有加高压时, E处表面电荷密度为 ,这是电流在 E处造成的表面电荷密度,加上上板高压后,感应电荷被电流电荷对消了部分。 2、实验 2:电路导体表面电荷面密度中性点的移动当图 1中K1断开时,表面电荷为零的点,即中性点,位于电池电压的中值处。而当K1闭合时,中性点即移到了 F点。F点电荷密