范文一：尖端放电的原理及应用

大学物理实验演示实验论文 中国地质大学(北京)班号:053081 学号:05308112 姓名:于彦伟 成绩:

尖端放电的原理及应用 摘要:导体尖端的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，就会发生尖端放电。避雷针就是尖端放电在实际生活中应用的常见例子。 关键字:尖端放电 原理 应用

在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端等)，电位面密，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电，此现象称电晕放电。尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。故要观察尖端放电的现象，除了要有足够高的电压外，还必须有适当的形状配合，才容易做到。

通常情况下，空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了，空气电离后产生的负电荷就是负离子，失去原子的电荷带正电，叫做正离子。

(对孤立导体)导体表面有电荷堆积时，电荷密度与导体表面的形状有关。在凹的部位电荷密度接近零，在平缓的部位小，在尖的部位最大。当电荷密度达到一定的量值后，电荷产生的电场会很大，以至于把空气击穿(电离)，空气中的与导体带电相反的离子会与导体

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大学物理实验演示实验论文 中国地质大学(北京)班号:053081 学号:05308112 姓名:于彦伟 成绩: 的电荷中和，出现放电火花，并能听到放电声。

尖端放电的应用

一般的电子打火装置，避雷针，还有工业烟囱除尘的装置都是应用了尖端放电的原理

高大建筑物上都会安装避雷针，当带电云层靠近建筑物时，建筑物会感应上与云层相反的电荷，这些电荷会聚集到避雷针的尖端，达到一定的值后便开始放电，这样不停的将建筑物上的电荷中和掉，永远达不到会使建筑物遭到损坏的强烈放电所需要的电荷。雷电的实质是两 个带电体间的强烈的放电，在放电的过程中有巨大的能量放出。建筑物的另外一端与大地相连，与云层相同的电荷就流入大地。显然，要是避雷针起作用，必须保证尖端的尖锐和接地通路的良好，一个接地通路损坏的避雷针将使建筑物遭受更大的损失。

参考文献:《大学基础物理学》

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范文二：尖端放电论文

尖端放电

本周我们又上了一堂别开生面的物理演示实验课。这次的演示实验大多数都是跟电磁学有关的，跟我们正在学习的内容紧密相联，增长了见识又加深了对课本的理解。

本次课上看到了许多有趣的实验，像尖端放电，卢瑟福散射实验，电磁阻尼摆等等，每一个都让我印象深刻。但给我印象最深的就是尖端放电，这也是本次实验课中最危险的。尖端放电这个词我们从小就听说了，原先就是知道电能从尖的地方释放出去，并不明白其原理。到了中学时期，老师给做了“电风转筒”，“电风吹烛”等趣味物理实验，使我对电学的神奇现象更加的感兴趣了，直到本学期上了大学物理课我终于明白了其中的道理。

尖端放电简单的说就是在强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象。他属于一种电晕放电。这是因为导体尖锐处曲率很大，电荷面密度就大，因而电势梯度大，尖端附近的电场特别强，当场强超过空气的击穿场强时就会发生空气被电离的放电现象，叫做尖端放电。

尖端放电在我们的生活中有很多的应用。小的方面主要是电子打火装置，比如打火机，燃气炉，燃气热水器等都是靠尖端放电产生的火花来点火的。由于这种放电的能量较大,所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。大的方面主要就是避雷针。当带电云层靠近建筑物时，建筑物会感应上与云层相反的电荷，这些电荷会聚集到避雷针的尖端，达到一定的值后便开始放电，这样不停的将建筑物上的电荷中和掉，永远达不到会使建筑物遭到损坏的强烈放电所需要的电荷。

将尖端放电知识与静电屏蔽知识结合起来就可以应用到生活中更多的地方，比如在高压带电作业中工人常常穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服，这样可以对人体起屏蔽保护作用，避免人受到电击伤害。还有家喻户晓的鸟巢，运用的不是避雷针，而是避雷网 。“鸟巢” 的整个“钢筋铁骨”就是一个“笼式避雷网”。为了防止雷击对人体的伤害，场馆内人能触摸到的部位上，比如钢结构，都作了特殊处理，抵消了雷电对人的影响，绝对不会伤害到人。同时，“鸟巢”内几乎所有的设备都和避雷网连接，保证雷电来临的一瞬间，能顺利将巨大电流导入地下，保证了场馆自身、仪器设备和人身的安全。

我觉得我们还可以利用它进行除尘工作。对于工厂烟囱中放出的煤粉颗粒，若在烟囱中加两个电极，一边是烟囱管，另一边是一根粗裸导线，加强其中的电场使其电离气体的能力加强，以便使煤粉带上电离出的电子而被正电极吸引而被除去。这是我自己的想法，不一定可行。

这次的演示实验课让我明白了许多，电学给我们的工作生活带来了方便，但是如果使用不当也会造成很大的损失，正像中国一句古话说的“水能载舟亦能覆舟”。对于自然及各种物理现象，如果我们能准确把握它们的规律，并合理运用，就会对人类的生活造福深远。而若忽视规律，不合理的滥用，即使是很小的事情，亦会造成灭顶之灾。

范文三：简单分析尖端放电原理及其应用

合肥学院2014至2015学年第一学期

大学物理B（化工系）模块第三次阶段测验

化工 系 13 级 化学工程与工艺 专业 卓越 班

学号1303022043 姓名 王俊 成绩

简单分析尖端放电原理及其应用

摘要：强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电。避雷针、静电除尘技术都是运用了导体尖端放电现象。

关键词： 尖端放电； 面电荷密度 避雷 除尘 ；

尖端放电是在高电压作用下，电极尖端部位的电场强度超过一定数值后产生的电晕放电现象。 在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端)，它附近的空气被电离而产生气体放电，此现象称电晕放电。尖端放电为电晕放电的一种。故要观察尖端放电的现象，除了要有足够高的电压外，还必须有适当的形状配合，才容易做到。 就像课本上学习的一样，导体表面的电荷分布与导体的形状有关。理论上，导体的曲率越大，导体表面的电荷密度就越大。尖端放电的原理也同样。物体尖锐处曲率大，电力线密集，因而电势梯度大，致使其附近部分气体被击穿而发生放电如果物体尖端在暗处或放电特别强烈，这时往往可以看到它周围有浅蓝色的光晕。

1. 电荷为什么聚集在导体的尖端？

对于一个带电的尖状导体P（如图1），由于静电平衡条件知P的表面是一个等势面，电荷只分布与P的表面。实验得知，P的两端A、B，其电荷分布的密度是不一样的。尖端A的电荷密度?A大于光滑的粗端B的电荷密度?B，即?A??B。

为什么会是这样呢？

对于带电的尖长导体来说，我们可以把它抽象为一个简单的模型（如图2）。把光滑的粗端用半径很大的导体球B’代替，把尖端用半径很小的导体球A’代替；A’、B’之间用一无限长的导线连接，以实现电荷的转移，因其间用无限长的导线相连接，二球均可视为孤立导体，设A’球的半径为RA面电荷密度

为?A；B’球半径为RB,面电荷密度为?B。

由静电学知识可知，二维球势（取无穷远??=0）分别为

?A=RA?A

?0 RB?B?B=?0；

由静电平衡条件知：?A=?B 故RA?A

?0?RB?B?0 即?ARB =?BRA

RB，故：?B因RA?A （2）

由此可见，尖端的电荷密度σ远大于光滑的粗端的电荷密度,也就是说,孤立导体的电荷聚集在尖端.

2. 尖端放电.

2.1导体表面的面电荷密度σ与表面附近的场强的大小之间的关系.

仍就以形状规则的球形导体来说明.

设球形导体的面电荷密度为σ,半径为R,球面带电量为Q?4?R2?,其场的分布为全对称，所以其空间产生的场相当于同样电荷量Q的位于球心的点电荷在空间产生的场。

所以球面附近的电场强度E大小为：

4?R2?? E??? (3) 224??0R4??0R?0Q

即E与?成正比。

2.2尖端放电的现象

由上述(2)和（3）知 EA?EB

由此可知，导体尖端附近的电场特别强，这会导致一个重要的结果，在尖端附近电场的作用下，空气中残留的离子会发生激烈的运动，这些离子激烈运动的过程中，和空气分子相碰撞时会使空气分子电离，从而产生大量新离子，这就是使空气更易于导电，使空气进一步电离，这就是尖端放电现象。

对于尖端附近的场的分布

如图1.一个顶角为2β的圆锥导体内腔的场分布,锥腔区域为0≤θ≤β,0≤φ≤

①(详细分析

请参考文献

《锥形导体

尖端的电场

特性》)

2π.以一个圆锥形导体为边界,具有对称轴(z轴)的三维静电场问题。设导体是接地的，具有电场对称性，所以空间电势可以写成下列分离形式：

U=R(r)P(?)

代入球坐标系（r, ?,?）的拉普拉斯方程?U?0

分离变量为

R(r)?Ar?Br

利用?代替l,

引入变量y?(1?x)/2 则上式变为

而满足勒让德方程： l(l?1)

d?2dP?(1?x)??l(l?1)P?0（其中x?cos?）; ?dx?dx?

d?dP?y(1?y)??(??1)P?0 ??dy?dy?

令幂级数解为

?

P(y)?yv?ayk

k?0k 其中v为待定参数。

最终得到图1的完全解为

?iU??ArP?i(cos?) （?=?i） i

i?1?

由于只考虑导体附近（r?0）

?U?Ar?P?(cos?)

?U???Ar??1P?(cos?)?r

dP(cos?)?UE?????Ar??1sin??

??d(cos?)Er??

????0E?|??????0Ar??1sin???dP?(cos?)??d(cos?)?????

所以，场的电荷密度在r?0附近都是随r??1而变化的。因??0，r?0，故场和电荷分布近似按1/r变化，因而其值变化很大，极易击穿周围空气而发生尖端放电。这一结论也有助于解释前面提到的导体表面曲率较大处，电荷密度较大的原因。

在放电过程中，与尖端导体上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端，最后与尖端上的电荷中和。如果不断地给导体充电，可使尖端持续放电。

2.3尖端放电的特点

通过查阅资料我们总结出以下四点：

（1）．在导体的带电量及其周围环境相同情况下,导体尖端越尖，尖端效应越明显。这是因为尖端越尖,曲率越小，面电荷密度越高,其附近场强也就越强。在同一导体上，与曲率小的部位相比，曲率大的部位就是尖端。因此，设备的边.棱。角相对于平滑表面,管道的喷嘴相对于管线，细导线相对于粗导线，人的手指相对于背部等等,前者都可认为是尖端，都容易产生尖端效应。而且,即使带电体没有尖端，而与之相邻近的接地导体具有尖端，它们之间也会产生尖端效应。此时，由于静电感应,在接地体的尖端处会感应出异性电荷，并容易与带电体之间发生放电。

（2）．尖端放电的形式主要有电晕放电和火花放电两种。在导体带电量较小而尖端又较尖时,尖端放电多为电晕型放电。这种放电只在尖端附近局部区域内进行，使这部分区域的空气电离,并伴有微弱的荧光和嘶嘶声。因放电能量较小，这种放电一般不会成为易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。在导体带电量较大电位较高时，尖端放电多为火花型放电。这种放电伴有强烈的发光和破坏声响,其电离区域由尖端扩展至接地体(或放电体),在两者之间形成放电通道。由于这种放电的能量较大，所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。

（3）．火花型尖端放电随两极间距的减小而更易发生。这可由击穿电压随极间距离的减小而下降来说明。

（4）．尖端放电的发生还与周围环境情况有关。环境温度越高越容易放电。因为温度越高，电子和离子的动能越大,就更容易发生电离。另外，环境湿度越低越容易放电。围为湿度高时空气中水分子增多,电子与水分子碰撞机会增多，碰后形成活动能力很差的负离子,使碰撞能量减弱。再者，气压越低越容易放电。因为气压越低气体分子间距越大，电子或离子的平均自由程越大,加速时间越长，动能越大,更容易发生碰撞电离。

2.4 我们认为尖端放电现象也可能与以下几个原因有关：

1.尖端导体的材料不同，影响尖端放电现象。

2.海拔高度地理纬度的不同导致空气密度不同，因而尖端放电现象也有所不同。

3.和某地区的空气污染指数有关（烟尘、总悬浮颗粒物、可吸入悬浮颗粒物）。

3. 尖端放电的应用

尖端放电的应用非常广泛，很多领域中都用到了尖端放电。

尖端放电的应用有避雷针、静电除尘等。

3．1 避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物等避免雷电袭击的装置。

（1） 避雷针的雏形和现代避雷针的产生

古书中记载了这样一件事： 汉朝时便有巫师将一块鱼尾形状的铜瓦放在屋顶上，就可以防止因雷电引起的火灾.这便是避雷针的雏形.

现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。

富兰克林在1752年的一个雷雨天,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串银钥匙，雷电发生时，他的手接近钥匙，钥匙上迸出火花。

富兰克林通过对比闪电与人工摩擦起电的一致性，设想出，如果在高物上安置一种尖端装置，就可能把雷电引入地下。这种装置是：把一根数米长的细铁棒固定在高楼顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开，然后用一根导线与铁棒低端连接，再将导线引入地下。于是避雷针诞生了。

避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。

（2）避雷针的种类及原理

避雷针作为一种有效的避雷装置被广泛的应用到很多领域，因此也有很多种类，最常见的有直击避雷针、提前预放电避雷针、特殊避雷针等。 直击避雷针

直击避雷针适用范围很广泛，适用于建筑大楼、军事基地、雷达机房、广播电视、加油站、石化仓库、信标台、气象台等。防直击雷电的避雷装置一般有三部分组成，即接闪器、引下线和接地体。以避雷针作为接闪器的放电原理是：避雷针通过导线接入地下，与地面形成等电位差，利用自身的高度，使电场强度增加到极限的雷电云电场发生畸变，开始电离并下行先导放电，避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导放电，两者会结合形成雷电通路，随之泻入大地，打到避免雷击的目的。

提前预放电避雷针

提前预放电避雷针在相同高度下预放电比普通避雷针保护范围大，落面准确度高，减少了雷击的概率。

该种避雷针多了一种雷电波形处理装置，通过电容对高频呈现短路的特性，

减少了感应引起的二次效应，从而使接闪器表面附近场强增加，进而不等雷电的场强增加到一定的程度就能够提前放电，所以保护范围提高了。

除以上避雷针外，还有一些特殊避雷针，它们应用于一些特殊的重要的场合，如：较高的建筑大楼微波通讯站、雷达基地、信标台、通信基站、军事基地、雷达机房、银行大楼、天文气象馆等等。

（3）各种接闪器

接闪器分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。

避雷针实际是引雷针，上文已经介绍到。避雷线是通过防护对象的制高点向另外制高点或地面接引金属线来防雷电。其实避雷线相当于在弧垂上每一点都是一根等高的避雷针。（弧垂：导线上任意一点到悬挂点连线之间的铅垂距离）。

避雷带则是在屋脊、屋檐上安装金属带，其防护原理和避雷线一样，不过面积大了，附近电场强度较强，所以更易吸引雷电先导。

至于避雷网，则是在避雷带之间连接起了金属线。更先进的是，有些建筑内的钢筋混凝土结构的钢筋网组成了避雷网。避雷网比其他防护设施更为有效。

可以说，避雷线、避雷带和避雷网也是从避雷针的基础上发出来的，原理类似。由此可见避雷针的应用如此广泛。

3·2尖端放电的另一应用是静电除尘

模拟静电除尘装置如下图所示，取圆形铝板一块固定在绝缘支座上（绝缘支座可用玻璃棒固定在底座上制成）将缝衣针装上塑料棒后固定在铁架台上，调节铝板与针尖端间距6cm~8cm，用导线将铝板和缝衣针分别与感应器电机相连，将点燃的蚊香放在铝板和针之间。让起电机起电，使铝板和缝衣针带电，铝片与缝衣针组成一个电容器，之间形成一个非匀强电场，因为正对面积很小，电容也就很小，容纳的电荷也就很小，但又因为聚集了大量电荷，铝板与针之间的空气便很容易被击穿。当实际电场强度与空气击穿电场相近时空气发生电离，形成大量的正离子与自由电子，电子在向正极漂移中，电荷和尘埃中的中性分子和颗粒发生碰撞，粉尘吸附自由电子成为带负电荷的粒子，则粉尘向铝板运动。

在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集。常用于以煤为燃料的工厂、电站，收集烟气中的煤灰和粉尘。冶金中用于收集锡、锌、铅、铝等的氧化物。

静电除尘器与其他除尘设备相比，耗能少，除尘效率高，适用于除去烟气中0．01—50μm的粉尘，而且可用于烟气温度高、压力大的场合。实践表明，处理的烟

气量越大，使用静电除尘器的投资和运行费用越经济。

参考文献：

1. 赵凯华 陈熙谋 ,《电磁学》 第二版；高等教育出版社，2011年1月出版。

2. 刘定兴，重庆师范大学学报，第24卷 第一期，2007年1月。

3. 中专物理教学，第7卷，第一期，1998年。

4. ① 游荣义 , 《锥形导体尖端的电场特性》 第22卷第9期 2003

范文四：尖端放电小论文

尖端放电

尖端放电是在高电压作用下，电极尖端部位的电场强度超过一定数值后产生的电晕放电现象。

在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端)，等电位面密，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电，此现象称电晕放电。尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。故要观察尖端放电的现象，除了要有足够高的电压外，还必须有适当的形状配合，才容易做到。

就像课上学习的一样，导体表面的电荷分布于导体的形状有关。理论上，导体的曲率越大，导体表面的电荷密度就越大。尖端放电的原理也正于此有关。物体尖锐处曲率大，电力线密集，因而电势梯度大，致使其附近部分气体被击穿而发生放电。如果物体尖端在暗处或放电特别强烈，这时往往可以看到它周围有浅蓝色的光晕 。

尖端放电其实很常见。而在演示实验中，我们也接触到好几种模拟实验，如静电滚筒，旋转风车，避雷针模型，电风吹火等。

尖端放电的形式主要有电晕放电和火花放电两种。在导体带电量较小而尖端又较尖时,尖端放电多为电晕型放电。这种放电只在尖端附近局部区域内进行,使这部分区域的空气电离,并伴有微弱的荧光和嘶嘶声。因放电能量较小,这种放电一般不会成为易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。在导体带电量较大电位较高时,尖端放电多为火花型放电。这种放电伴有强烈的发光和破坏声响,其电离区域由尖端扩展至接地体(或放电体),在两者之间形成放电通道。由于这种放电的能量较大,所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。

它还和环境状况有关。环境温度越高越容易放电。环境湿度越低越容易放电。

而在我们的日常生活中，还是有很多东西应用到尖端放电这个现象的。避雷针是最常见的例子，而除此之外还有打火炉、打火机、沼气灯的点火装置等。

这里我拿打火机为例子，一般打火机的点火装置就是对尖端放电的一种应用。较高档的打火机内部没装火石，它们的点火装置大同小异，大多数是靠压电陶瓷通过尖端放电点火的。有些固体电介质由于晶格点阵的特殊结构，会产生一种特殊现象。即当晶体发生机械形变（如压缩、伸长）时会产生极化，而在相对的两面上产生异号束缚电荷。这种现象叫压电现象。除一些压电晶体外，有一种陶瓷经外加电场作用一定时间后，其内部的小晶粒电矩会转到电场方向上，把电场去掉后，电矩仍基本保持沿电场方向排列，因此使陶瓷表面出现极化电荷，从而具有压电效应，这种陶瓷叫压电陶瓷，

如图1（a）所示。由于陶瓷与周围的空气接触，这些电荷被降落在晶体表面的空气中的正负离子中和，如图 1（b）所示，因此它不显出电效应。若陶瓷一旦被压缩，电矩取向发生变化，其极化电荷减少，与表面的正负离子中和程度降低，使降落在陶瓷表面的正负电荷增多。这些电荷可通过尖端放电产生电火花，打火机正是靠这火花将燃气

点燃的.

如某一型号的防风打火机的点火过程，其点火装置如图2（a）所示。打火按钮下有一方形小套A，内装一个连着冲击弹簧E的冲击小砧。小方套A又通过复位弹簧 F装在大方套 B中，并使得冲击小砧旁的限位杆恰好进入B方套的限位孔C中，B万套的底部装一个圆柱状的压电陶瓷。当按钮下压时，由于限位杆 H的作用，小方套 A往下运动而冲击小砧J被卡在 C孔处，从而使冲击弹簧受压缩，如图2（b）所示。当小方套A的斜槽K部分滑到限位杆上时，斜槽边缘压迫限位杆把限位杆推出限位孔C，如图2（C）所示。此时弹簧迅速恢复原长从而带动冲击小砧撞击压电陶瓷M，使陶瓷表面的正负电荷迅速增多，这些电荷通过尖端D向喷气孔G放电，与此同时喷气孔在联动开关作用下喷出燃气N，放电火花就将燃气点燃。

对于这类打火机的改进空间较小。但这仍为一种较为实用的打火方法。

范文五：尖端放电在导爆管起爆网路中的应用论文.doc

尖端放电在导爆管起爆网路中的应用论文 摘要:本文详细论述了尖端放电作用在导爆管起爆网路中的应用，结合导爆管起爆法的理论及其应用从可行性、安全性以及优越性等方面进行了论证。

关键词: 尖端放电,导爆管,起爆,网路

1.导爆管起爆系统

导爆管起爆系统是20世纪70年代瑞典诺贝尔公司发明的新型起爆系统。我国于1978年自行研究成功，并很快在全国推广使用。

1.1导爆管起爆原理

导爆管因其特有的结构，在受到外界能量的激发后，管内空气绝热压缩，形成管内冲击波，并使管内壁药粉燃烧，燃烧产物与管内空气混合产生气相爆炸反应，反应热支持波阵面前移，形成稳定爆轰。管内爆轰波及高温爆轰产物流引发管末端雷管起爆，进而引爆炸药，达到起爆效果。

1.2导爆管起爆系统

导爆管起爆系统的主要部件为塑料导爆管，它与引爆雷管传爆装置相连接，组成导爆管起爆系统。

1.2.1塑料导爆管

塑料导爆管是由一种热塑性塑料在挤出成型的同时将薄层炸药敷设在管内壁的塑料管。如沙林塑料、高压聚乙烯、EVA等均可作为导爆管的材料。一般要求导爆管管材要有较好的透明度(便于检测质量与爆破与否)，内壁药层分布均匀，且附着牢固;传爆过程中，无破壁现象发生;内外径波动小，有较好的强度和刚度，耐老化性能好(以利较长时间的贮存);且低温性能亦好(以利北方高寒地区使用)。

管内炸药成分为:高威力猛炸药黑索金(RDX)或奥克托金(HMX)、铝粉和少量附加物的均匀混合物，每米装药量16±1mg或20±1mg。

1.2.2起爆装置

起爆装置有多种形式，常规如起爆枪击与击发火帽、雷管、高压电火花均能起爆导爆管。

1.2.3传爆装置

传爆装置是实现系统群爆的重要组成元件。可作传爆装置的有连接块和传爆雷管、雷管、导爆索，三、四通或多通连接元件等，有时也利用少量炸药。

1.2.4导爆管与雷管连接

导爆管本身不能直接起爆炸药，它必须与雷管连接才能达到起爆炸药的目的。导爆管与雷管连接是通过塑料塞或橡胶塞经卡口

器卡口而成的。

2.尖端放电的原理与性质

2.1尖端放电的原理

在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端)，电力线密集，电势梯度达，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电，此现象称电晕放电。尖端放电为电晕放电的一种。

2.2尖端放电的形式与性质

尖端放电的形式主要有电晕放电和火花放电两种。在导体带电量较小而尖端又较尖时,尖端放电多为电晕型放电。这种放电只在尖端附近局部区域内进行，使这部分区域的空气电离,并伴有微弱的荧光和嘶嘶声。因放电能量较小，这种放电一般不会成为易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。在导体带电量较大电位较高时，尖端放电多为火花型放电。这种放电伴有强烈的发光和破坏声响,其电离区域由尖端扩展至接地体(或放电体),在两者之间形成放电通道。由于这种放电的能量较大，所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。

3.尖端放电在导爆管起爆网路中的应用

3.1常规导爆管起爆网路的成本

目前工程隧道的常用导爆管起爆网路是:起爆器----导线----起爆针----导爆管----导爆管雷管----炸药，其中导爆管雷管可多级联接成网络，按要求引爆药包。

为确保安全，在隧道掌子面爆破时，爆破人员须撤离至爆破点200m开外的安全地点方可引爆。如此，导爆管引爆线路则长达200m以上，由于起爆器和操作人员在一起，与导爆管雷管分立两端，则引爆线路由导线、起爆针和导爆管联接而成。起爆针的位置不仅决定了起爆针自身的安全，也决定了导线和导爆管的长度，进而直接决定了导爆管引爆线路的成本。

工程隧道全断面开挖时，掌子面围岩属于单向抛掷，石渣满覆范围约50m左右，零星散落范围约50m-80m范围。常规导爆管引爆线路的导线是单塑护层绝缘导线，即俗称的“花线”;起爆针与导爆管一般采用厂家生产的定型产品。具体的引爆线路构成如下表:

起爆针引爆线路成本分析表

序号

材料

单位

数量

价格

成本

使用寿命

单次起爆成本

备注

元/m或个

元

元/次

1

花线

m

150

0.6

90

平均爆破100次左右

0.9

2

起爆针

个

1

20

20

平均起爆15次左右

1.3

3

导爆管

m

50

0.45

22.5

单次

22.5

4

小计

132.5

24.7

3.2导爆管起爆线路的优化

在隧道爆破实际操作过程中，专业爆破工人经过实践摸索，简化和优化了导爆管引爆线路，将原来的花线----起爆针----导爆管----导爆管雷管网路简化和优化成花线----电爆导线----导爆管雷管，直接采用电爆导线利用尖端放电引爆导爆管雷管，取得了良好的起爆效果的同时也降低了单次起爆成本。

电爆导线引爆网路是利用花线作为电源线，一端与高能脉冲起爆器或电容式起爆器联接，另一端与电爆导线联接。电爆导线在该网路中起双重作用:一是起电源线作用，传递电源;二是起起爆针作用，利用相邻正负极高压下的尖端放电作用产生电火花以激发导爆管。因此，电爆导线居中，一端联接花线，一端联接导爆管。导爆管与导爆管雷管、炸药联接，完成起爆;具体起爆网路图如下:

4电爆导线引爆的论证

4.1电爆导线引爆的理论可行性

在电爆导线起爆网路中，电爆导线与导爆管联接的一端的正负极导线被互相扭结在一起(如上图所示)，长度15cm-20cm，绝缘外皮必须确保完好;端头需剪切齐整，并将端头的线芯剥开外露约0.5cm左右，两极线芯不得接触，插入导爆管内不少于10cm。

在起爆器的高电压作用下(一般在1200V以上)，作为正负极的两根电爆导线在相互扭结端瞬间形成强大的电场，在插入导爆管内的尖端处的两极线芯由于距离近，在强大的电场下，两极线芯间的空气被电离，空气中的带电离子与导体电荷中和，出现放电火花，从而引爆导爆管内壁的炸药，炸药爆炸后连续传递进而引爆导爆管雷管，实现引爆。

电爆导线在高压下利用尖端放电引爆导爆管是完全可行的:在福永高速公路茹莲山隧道三车道断面全断面光爆施工中，全长1884m均采用电爆导线引爆，未发生拒爆事件，完爆率100%。

4.2电爆导线引爆的安全性

电爆导线引爆网路的实质依旧是导爆管起爆，区别仅在于利用电爆导线的尖端放电代替了常规的起爆针，其安全性与可靠性仍与导爆管起爆的性能一致。

由于导爆管引爆靠的是高压尖端放电产生的电火花，则在有瓦斯和矿尘爆炸危险的场所或环境内是严禁使用的。

4.3电爆导线的优越性

采用电爆导线尖端放电直接引爆导爆管爆破网路，最大的优点是

简化了爆破网路，减少了联接工序，进而节省了爆破成本。

电爆导线引爆导爆管的成本分析表

序号

材料

单位

数量

价格

成本

使用寿命

单次起爆成本

备注

元/m或个

元

元/次

1

花线

m

150

0.6

90

平均爆破100次左右

0.9

2

起爆针

个

0

0

0

单次

0.0

3

电爆导线

m

50

0.12

6

单次

6.0

4

小计

96

6.9

由此可见，采用电爆导线尖端放电直接引爆导爆管爆破网路，单次起爆成本较常规起爆针网路降低率达72%，具有强大的成本优势。

5结语

利用电爆导线在高电压下尖端放电产生的电火花直接激发导爆管，进而引爆导爆管雷管起爆的方式不仅在福永高速公路茹莲山隧道1884m的隧道施工开挖中取得了良好的效果，而且在全国工程隧道施工中正普及开来，具有广阔的前景，对其引爆理论的研究、网路材料的改良以及网路系统的改进有待进一步的细化和深入。

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