電蚊拍的噼啪聲是如何發出的?
是電壓擊穿空氣形成電弧發出的聲音。
一般來說,電蚊拍都會有3層金屬網,其中靠外的兩層較疏的金屬網是同極的,中間一層是另一極。
當蚊蟲處在內外兩層金屬網之間時,兩極發生放電,把蚊蟲電死。電蚊拍的電壓是很高的,應該有上千伏。(因為放電量很小,所以一般來說不會對人造成傷害,但足以殺死蚊蠅。)
內外網的間距大約在5mm左右,此時電壓不足以把之間的空氣擊穿,兩極可以認為是絕緣的。因此不會時刻發生放電。
在蚊蟲進入兩層網之間時,由於蚊蟲的身體導電性很好,幾乎可以看作導體[1],此時相當於兩電極之間的空氣層變薄了。在薄到一定程度時,電壓把空氣擊穿了,形成電弧放電。擊穿的意思是,空氣分子在極強的電場下發生了電離。
空氣被電離的時候發生了什麼呢?空氣中的氮分子氧分子都是電中性的。在電場下,分子的正電荷中心和負電荷中心發生了分離,電場越強,分離得越顯著。直到外電場強到使電子可以完全脫離原子實的庫侖吸引。此時分子就不復存在了,只有自由電子和離子。(空氣的擊穿場強大約為30kV/cm。如果取電蚊拍的兩極電壓為3千伏,那在空氣層厚度1mm左右的時候就可以被電離了。)這個時候空氣就能導電了。電蚊拍通過「外網—蚊蟲的身體—電離的空氣—內網」這條路,發生了放電。電離空氣放電這個過程,就叫電弧。電蚊拍的聲音和火花就是在這個過程中產生的。就和電閃雷鳴的原理一樣。
這個放電過程只持續很短的時間[2]。但空氣電離產生的電弧瞬間溫度可以達到5000攝氏度。
劇烈的熱脹冷縮急速推動了周圍的空氣。推動的速度比音速還要快,在這個過程中空氣和空氣發生了非常劇烈的碰撞[3]。正是因為此,那麼一點點空氣才能發出如此響亮的噼啪聲。下面以一隻被電死的蒼蠅的視角來回顧一下整個過程:
蒼蠅一旦飛到外層疏網處,它的命運就已經無法改變了。電場會把它向內吸。它越來越靠近內層網。在自己的身體距離內網還有1mm時,它就觸發了電弧。此時,如果它還有意識的話,它會感覺到很燙、感到強烈的震動幾乎要把它的肢解、強光會把它的複眼閃瞎。但實際上在這一切發生的之前一瞬,它就已經被電死了(或電暈了?)。我這幾天在老家無聊得緊,特地做實驗試了一下。
聲音和火花都只發生在剛剛打上蒼蠅的時候。當一隻蒼蠅的身體夾在兩層網之間,同時接觸內外網(也就是蒼蠅用自己的身體連通兩電極)時,按通電開關不會有劇烈的聲音和火花,只有很弱的電流流過蒼蠅身體的滋滋聲。(有4隻蒼蠅被我這樣烤熟了。不過,不用覺得我不人道,它們早在這之前就已經死得不能再死了。)之後,我想研究一下空氣層到底還剩多厚的時候會被電蚊拍電壓擊穿。
拿一個螺絲刀,小心地接觸內網而不接觸外網。在我正準備小心翼翼地讓螺絲刀和外網發生放電時,被我奶奶喝止了。我:放心吧奶奶,我算過了,不會有危險的。
奶奶:咱家就這一個電蚊拍,被你玩壞了咋辦?我:…………
[1]更嚴格的物理模型是:原先上下兩層金屬網,中間是介電常數接近1的5mm厚的空氣層。現在在其中插入了一層介電常數很大的介質(蒼蠅身體)。
[2]電弧只會存在一瞬間,主要是因為電蚊拍出於安全考慮,單次放電的能量和電荷量是嚴格控制的。
[3]僅僅靠熱脹冷縮的那一下,強度應該不足以形成這麼響亮的聲音。因此,我猜想我們真正聽見的聲音,其實是被推動的空氣突破音障的聲音。有興趣的讀者可以進一步研究。我不知道你們有沒有試過去電小強,在一次我辦公的環境下,有一隻小強爬上了我得辦公桌,作為一個內心非常善良的人,我當時沒有起殺心,我就敲了幾下桌子,我不希望他在我面前爬來爬去,很快他就被聲音嚇跑了,但是過了一會,他又回來了,是的,他回來了,在我眼前爬來爬去,很囂張,速度也快,大概是因為我這邊電子設備較多,比較溫暖,我有一點怒意,畢竟他是個蟲子,我很討厭,但我想想他也是個生命,或許他還是個孩子,無知不至於付出生命的代價,我還是想勸勸他,我就猛的吹了一口氣,呼的一下,我想他大概是被我吹到了哪個角落,反正我也看不到他的身影了,希望他能認識回家的路!我繼續認真的工作著,團隊進度晚上還得給出來,我想了半天,一個熟悉的身影又出現了,沒錯,還是他,how old are you當時我就詫異了,我動了殺心,準備用一本書把他拍死,但是想想,拍死了,血肉模糊,書也得髒了,太不雅觀了!突然,我就看到了神器,電蚊拍,瞬間興緻來了,果斷停下工作,用電蚊拍把他罩住,他還在爬啊爬,瞬間,火光四濺,噼里啪啦,那聲音,很爽!他居然沒死,還在爬,繼續噼里啪啦,旁邊妹紙喵著這邊,也許被這特殊的聲音吸引,看著我這裡說,啪啪啪啥呢,我說,是小強!小強生命力頑強,居然沒死,只是動作緩慢,在掙扎,我用紙巾輕輕的抓住他,我說這傢伙不愧是遠古生物,滅絕不了,然後放在了電蚊拍上,開啟了爆炒模式,哇,他在上面開始跳動,聲音更響了,噼里啪啦,清脆悅耳,最後我把他放下來了,一動不動,我就把他放在桌角,因為沒有焦味,和原來樣子差不多,僅僅半小時,他居然又開始爬了,太牛逼了,我沒扔掉放在桌角就是準備看看他會不會活的,沒讓我失望,他活了,他的腳步依然堅毅,絲毫沒有退縮,下面大家應該知道了,我又開始了爆炒模式,噼里啪啦,後續就不描述了,第三次的噼里啪啦,他終於一動不動了!這充分能證明,能活這麼久不是吹出來的,是生命力確實頑強!
電弧擊穿空氣的聲音,不知道有沒有注意打蚊子的時候除了有啪啪聲和電光外,還會問到一股臭味,沒錯,那就是臭氧(當然還有蚊子燒焦的味道)。
——————————————————————————當蚊子飛到電蚊拍外網和內網之間時,只要觸碰到一種網時便會產生電弧,電蚊拍內外網並不是隨便裝的,是計算了電壓之後設置的,這個距離剛好兩網之間不會產生電弧,但是只要蚊子碰上就會有電弧的,當然也有不產生電弧的拍子,然而只能擊暈蚊子,(哼╭(╯^╰)╮,我才不會告訴你 蚊子掉下來顫顫巍巍搖兩下頭就能繼續飛行啦)——————————————————————————
另外丟個坑出來為什麼外網比內網粗?答案贊過後再來回答人懶 無圖——————————————————————————來填坑了外網比內網粗,
第一個用意就是用來形成電路的迴路(這是廢話);
第二個用意就是防止有人把手直接觸碰到內網(內網高電位),從而體驗到無與倫比的電擊快感,為了防止人捅破(不知道是不是用的中指),增加結構強度,所以比較粗,至於為什麼不增加外網密度,這個就要第三點來說明了;
第三點 @專註力 說的也也是個方向,為了節約材料,同時也為了保證蚊子能夠有足夠的空間觸碰到內網,所以外網密度比較稀疏;
如果外網不粗且疏,而是比較細且密的話,蚊子被外網攔截,不能有效縮短與內網jian的距離,很難產生電弧,從而不能電擊(燒)死蚊子。為了安全和有效,電蚊拍外網粗且疏,內網細且那是蚊子在最後一刻不屈的靈魂
啪-我:這個蚊子好像很不甘哦 :是啊是啊啪啪- :這個好像更悲壯我:是啊是啊和電打火的原理一樣吧,電蚊拍打蚊子一股特殊的香味非常好聞
你肯定沒把手指放進去過,啪一聲,你猜怎麼著了T_T
電壓高,蚊子炸了
撒水也可以發出聲音
所以是電離,高溫,空氣熱脹冷縮,音爆
跟煤氣灶打火時啪啪的聲音是一樣的,都是空氣劇烈爆炸產生的聲音。其內有一個升壓線圈,將只有幾伏的電壓升高到上萬伏。
擊穿空氣拉弧放電的聲音,跟打雷一個原理。
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