雨傘上的電火花

生活科學趣談

在這篇〈高壓輸電線之電場分佈與模擬分析〉p.398,表明輸電線正下方的電場是鉛直方向。因此若是將雨傘橫放或是離開輸電線正下方,雨傘骨架間的嗞嗞響聲或是噴弧現象就會消失

由於電場強度與場強方向的距離乘積等於電壓,因此撐傘時傘尖與地面的距離越大時,傘尖所感應生成的對地電壓就越高。下則影片中的電車線電壓是 35kV

下則影片中懸垂的絕緣礙子有15顆,而這位YouTuber是烏克蘭人,所以這條輸電線的電壓應該是 330kV

在上則影片中,手持日光燈將其舉高或是將一端觸地能將其點亮的機制為:燈管兩端的電位差高到可以從燈絲表面抓出冷電子(註:早期日光燈是鎢絲先被加熱,塗布在其表面具有較低電離能的鍶產生熱電子而跳出燈絲表面),這些電子隨即被電場加速而撞擊管內的惰性氣體,氣體於是被電離形成氣體導電電流。高速移動的氣體離子與管內汞原子碰撞時,可以轉移能量給汞原子,使得汞原子的外層電子從基態躍遷到激發態,之後電子從激發態跳回時發出253.7nm 及185nm波長的紫外線,這些紫外線隨後撞擊燈管內部的螢光塗層而發出可見光

至於影片30秒處發生從草跳弧到腳的現象,這是因為濕草藉由根系接地良好而導電性佳,示範者則是穿著橡膠拖鞋而絕緣良好,因此人體對地電位幾乎等於頭頂的感應電壓,從而與濕草尖端具有可以產生跳弧的高電壓。

下則影片則是在輸電線下方擷取電能來對手機充電

警語:
台鐵電車線電壓是25kV,電車線離地面約4.5公尺,不過距離電車線1.5公尺就進入感電距離,亦即從地面起算約3公尺就進入觸電範圍。月台高度約92公分,若是把旅客身高算進去,那麼火車未進站時在月台上舉起自拍棒就會進入觸電範圍。同理,撐傘過平交道時,由於雨天等潮濕天候時的可感電距離更遠,因此在電車線下方觀察雨傘骨架噴電弧的行為十分危險。

延伸閱讀

一根電線就能當收音機

高壓電纜帶電作業