题目
带电体的工作电压越高 ,要求其间的空气距离 ( ) 。A. 越大B. 一样C. 越小
带电体的工作电压越高 ,要求其间的空气距离 ( ) 。
A. 越大
B. 一样
C. 越小
题目解答
答案
A. 越大
解析
本题考查的是带电体工作电压与空气距离之间的关系。解题思路是根据电场强度和击穿电压的原理来分析。
当带电体带有电荷时,其周围会形成电场。电场强度与电荷的分布和距离有关,在两个带电体之间,电场强度会随着距离的变化而变化。而空气是一种绝缘介质,它有一定的击穿电压,当电场强度超过空气的击穿电压时,空气就会被击穿,形成导电通道,从而引发放电现象,这是非常危险的。
设两个带电体之间的电压为 $U$,距离为 $d$,在均匀电场中,电场强度 $E$ 与电压 $U$ 和距离 $d$ 的关系为 $E=\frac{U}{d}$。空气的击穿电场强度 $E_{break}$ 是一个相对固定的值。为了保证空气不被击穿,就需要使带电体之间的电场强度 $E$ 小于空气的击穿电场强度 $E_{break}$,即 $\frac{U}{d}<E_{break}$。
当工作电压 $U$ 升高时,为了满足 $\frac{U}{d}<E_{break}$ 这个条件,距离 $d$ 就需要增大。例如,假设空气的击穿电场强度 $E_{break} = 3\times10^{6}V/m$,当电压 $U_1 = 1000V$ 时,根据 $d=\frac{U}{E_{break}}$,可得此时安全距离 $d_1=\frac{1000}{3\times10^{6}}m\approx3.33\times10^{-4}m$;当电压升高到 $U_2 = 10000V$ 时,安全距离 $d_2=\frac{10000}{3\times10^{6}}m\approx3.33\times10^{-3}m$,显然 $d_2>d_1$。所以,带电体的工作电压越高,要求其间的空气距离越大。