Чому пробиває високовольтні дроти

Як відомо з курсу фізики за восьмий клас середньої школи, електричним струмом називають спрямований рух заряджених частинок - електронів. У мережах змінного струму електрони здійснюють коливальні рухи в тілі провідника з частотою 50 разів на секунду.

Провідники і діелектрики

Природно, для того щоб електричний струм міг з`явитися в певному матеріалі, атоми останнього повинні містити електрони, що мають слабкі електромагнітні зв`язку з ядром. Під впливом зовнішніх електромагнітних сил вони відокремлюються, а їх місце займають електрони від сусідніх атомів. Саме такий ланцюжок переміщень іменується електричним струмом, а матеріал в якому вона відбувається - провідником.

Поділ матеріалів на провідники та діелектрики досить умовно. Один і той же матеріал за різних умов може проявляти різні властивості, все залежить від прикладеної до нього сили. Її називають електрорушійної (ЕРС), а в рамках спостережуваних людиною проявів вона іменується електричною напругою. Тобто, чим вище напруга на кінцях провідника, тим більше навантаження випробовують електрони в його структурі. Відповідно, збільшується ймовірність того, що електрони зірвуться зі своїх орбіталей і почнеться спрямований рух.

Сила, що перешкоджає проходженню електричного струму, називається електричним опором. Чим більше довжина потенційного провідника, тим вище його електричний опір і тим більшої величини повинна бути ЕРС щоб з`явився електричний струм. Метали мають дуже низький питомий опір, а тому проходженню через них електричного струму майже немає перешкод. Що стосується дерева, скла або повітря, то їх природний опір досить велике, а тому струм при недостатньо високій напрузі через них не проходить.

Чому пробивають високовольтні дроти

Лінії електропередач переносять електричний струм з дуже великою напругою: від десятків до декількох сотень тисяч вольт. Природно, навіть на відстані в кілька метрів, між проводами діють сили, які прагнуть перенести електрони через повітряний проміжок. При нормальних умовах їм цього зробити не вдається. Точніше, обмін електронами все ж має місце, але сила струму в ньому занадто мала для освіти короткого замикання і появи розряду.

Якщо ж стрибкоподібно збільшити напругу або зменшити опір провідника, що буває при підвищеній вологості повітря, комутаційних перевантаженнях або появі стороннього тіла в проміжку, утворюється пробійні пучок електронів. Якщо його енергія досить велика, щоб вибити з молекул кисню невільні електрони, відбудеться нагрів обох часток і подальший зсув заряду. При цьому температура підвищується до декількох тисяч градусів і між провідниками на коротку частку секунди утворюється стовбур плазми, що проводить електричний струм. Сторонній спостерігач може бачити це у вигляді миттєвого електричного розряду, званого пробоєм повітряного проміжку.