李濱嶼 湖南省師范大學(xué)附屬中學(xué)

奇異的物理現(xiàn)象
——電風(fēng)

李濱嶼 湖南省師范大學(xué)附屬中學(xué)

電風(fēng)是一種奇異的物理現(xiàn)象，根據(jù)教材所寫(xiě)，電風(fēng)的起因是電荷喜歡聚集在尖端上面，從而導(dǎo)致尖端附近的空氣分子產(chǎn)生離子流，然后朝一定方向流動(dòng)，最后產(chǎn)生了風(fēng)。其實(shí)電風(fēng)只是電暈所產(chǎn)生的離子流動(dòng)，帶動(dòng)了空氣流動(dòng)。本文就結(jié)合我們所學(xué)到的高中物理知識(shí)，對(duì)電風(fēng)的原理，以及它在實(shí)際生活中電除塵器上的應(yīng)用做分析和闡述。

奇異的 物理現(xiàn)象 電風(fēng)

一個(gè)尖端帶有電荷的導(dǎo)體靠近一個(gè)火焰附近，那么火焰將會(huì)向尖端的那一邊偏移，就好像有一股風(fēng)在吹動(dòng)火焰一樣，這種物理現(xiàn)象叫做“電風(fēng)”?！半婏L(fēng)”現(xiàn)象是物理學(xué)中一個(gè)尖端放電的例子，對(duì)于高中生來(lái)講，想要更深入的探討“電風(fēng)”現(xiàn)象，主要可以從它的原理，以及它在生活中的運(yùn)用兩個(gè)方面來(lái)著手。

1 電風(fēng)的原理

電風(fēng)，又叫做離子風(fēng)或者電暈風(fēng)。一般的教材中描寫(xiě)電風(fēng)產(chǎn)生的原理是空氣中殘存的離子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下加速，當(dāng)它碰撞到空氣分子的時(shí)候，就發(fā)生電離反應(yīng)，然后帶電尖端的強(qiáng)電場(chǎng)就會(huì)排斥同性離子，從而形成了“電風(fēng)”，把火焰吹歪。近段時(shí)間，也有人提出了不同的意見(jiàn)，其中主要有“熱力說(shuō)”、“電力說(shuō)”、“電離說(shuō)”幾種觀點(diǎn)。在人們重復(fù)設(shè)計(jì)了一些實(shí)驗(yàn)來(lái)確定“電風(fēng)”的原理，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，這三種不同的觀點(diǎn)都只是片面的真理，所以，教材中的解釋更加完善，更加全面。作為一名高中生，不能僅僅看一些片面的觀點(diǎn)，要不斷的透過(guò)實(shí)驗(yàn)和探索，弄清楚“電風(fēng)”的真正原理，這樣對(duì)于我們更好的理解它在生活中的應(yīng)用更有幫助。

2 電風(fēng)在生活中的應(yīng)用

電風(fēng)在我們的實(shí)際生活中用處頗多，生活中電除塵器是利用電風(fēng)運(yùn)作的一個(gè)比較典型的例子，電風(fēng)對(duì)電除塵器除塵過(guò)程中的影響很大，它能夠提高煙塵粒子驅(qū)進(jìn)速度和促進(jìn)煙塵粒子的凝聚，同時(shí)，有時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，降低除塵效率。所以現(xiàn)以電除塵器為例，做一些相應(yīng)的分析和闡述。

①除塵器上電風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究。首先，有人為了研究除塵器是如何利用電風(fēng)的，他們通過(guò)動(dòng)力風(fēng)來(lái)代替電風(fēng)，利用漩渦黏度和擴(kuò)散模型。并且建立了電除塵器內(nèi)電風(fēng)力學(xué)模型，并得出了電暈線和極板處于相反方向的漩渦，除塵通道的邊緣的電風(fēng)風(fēng)速最大，這樣就不利于收塵，但是漩渦有利于收集煙塵荷電和荷電煙塵。這樣不僅可以提高微細(xì)顆粒灰塵收集的數(shù)量，同時(shí)也大大的提高了除塵的效率，以及保證了除塵的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究表明，負(fù)電暈會(huì)引起電風(fēng)的二次流，從而也會(huì)降低收塵效率。其次，還有人通過(guò)運(yùn)用PIV方法，測(cè)量了在線板靜電除塵器中，7根電暈線的顆粒運(yùn)動(dòng)狀況，進(jìn)而研究了正電暈和負(fù)電暈，最終結(jié)果表明了，電流體力對(duì)電流主流有很大的影響，并且在它的上下游都會(huì)產(chǎn)生漩渦，因此，測(cè)量三維速度場(chǎng)具有很重要的意義。另外，有人通過(guò)建立芒刺針到地級(jí)板之間的電場(chǎng)分布模型，后來(lái)提出了利用在電場(chǎng)中懸掛小球，來(lái)測(cè)定電風(fēng)的方法。他們分別采用了滑石粉、塑料及石膏三種材料，對(duì)小球在電風(fēng)中進(jìn)行測(cè)定，研究結(jié)果證明，在芒刺針尖與地級(jí)板之間的電場(chǎng)中部，它的場(chǎng)強(qiáng)度大約為2～4KV/cm，電風(fēng)速度大約為2～6m/s。最后，有人在除塵器的收塵區(qū)布置了測(cè)點(diǎn)，在除塵器空載工作的情況下，去測(cè)量了電風(fēng)的速度，研究表明，電暈放電產(chǎn)生的電風(fēng)，可以使除塵器內(nèi)顆粒驅(qū)進(jìn)的速度增加。

②電風(fēng)對(duì)收塵過(guò)程的影響。ESP中的煙氣流有電流體力學(xué)的性質(zhì)，比一般的流體流動(dòng)復(fù)雜得多。在線和板之間的距離一般為20cm，外面的電壓在80KV，以及無(wú)煙氣流的靜態(tài)狀態(tài)下，通過(guò)網(wǎng)電極模擬平板電極，可以測(cè)得網(wǎng)電極處的電風(fēng)風(fēng)速最大為1．5m/s，這個(gè)速度高于煙道中氣流的平均速度，而且，越是靠近電暈極，電風(fēng)風(fēng)速就越大，所以電風(fēng)對(duì)煙道里面的煙氣流動(dòng)有重要的影響。電暈外區(qū)的離子運(yùn)動(dòng)，會(huì)消耗掉大部分的電暈功率，其中只有一小部分戀情來(lái)使塵粒從煙氣流中分離出來(lái)。電場(chǎng)所提供的大部分電暈?zāi)芰?，都?huì)通過(guò)離子的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化成電風(fēng)的能量。當(dāng)遇到收塵極板后，它的能量就成為紊流能量的主要來(lái)源，從而形成很明顯的大尺度渦旋結(jié)構(gòu)。針對(duì)于線-板式ESP，如果紊流擴(kuò)散系數(shù)小于其臨界值時(shí)，它的收塵率就會(huì)隨著紊流的擴(kuò)散系數(shù)增加而急速降低。所以，作為高中生，我們應(yīng)掌握電除塵器中電風(fēng)的使用原理，并不斷思考和探索相關(guān)問(wèn)題，這樣才能更好的幫我們解決生活中的問(wèn)題。

總之，在我國(guó)加強(qiáng)科研投入的新形勢(shì)下，電風(fēng)現(xiàn)象已經(jīng)被充分運(yùn)用到人們的實(shí)際生活，以及各行各業(yè)的生產(chǎn)之中。其中，無(wú)論是在國(guó)內(nèi)，還是在國(guó)外，有很多專(zhuān)家都對(duì)電除塵器中的電風(fēng)問(wèn)題做了大量的研究。因此，作為一名高中生，在學(xué)習(xí)了大量的物理知識(shí)后，不能僅僅局限于課本上的理論知識(shí)，要充分把知識(shí)運(yùn)用在實(shí)踐中去。

[1]王華,楊柯烽,陸巨峰等.電除塵器內(nèi)電風(fēng)現(xiàn)象研究進(jìn)展及算例分析[J].山東化工,2015,44(19):48-49,51

[2]劉韻,邱健.艾司洛爾治療心室電風(fēng)暴病1例[J].廣東醫(yī)學(xué),2014,35(4):496

[3]顧鋒明,張琦琳,李曉紅等.抗災(zāi)保電:風(fēng)停水退,人進(jìn)電通[J].中國(guó)電力企業(yè)管理,2016,(8):12-15