雅各的天梯

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雅各的天梯是一個能夠產生電弧的儀器，它有一個由兩電桿所組成的 "V" 型電極裝置。兩電桿之間的空隙在底部是最小的；愈往上方，空隙愈大，因而兩電桿呈"V"型，見圖1。

圖1: 雅各的天梯的基本結構

空氣在一般情況下是絕緣體，要使空氣變成導體就必須經過介電崩潰的過程。若每公分之空氣間達到三萬伏特的電壓，空氣被離子化，由絕緣體變成導體。在雅各的天梯中，當兩電桿的底部之間的電壓達到三萬伏特時，介電崩潰就會發生。

在高電壓的作用下，電弧在電桿之間的底部形成並隨著電桿間的熱空氣上升而向上行進。當電弧的長度逐漸增加時，它的功率損耗也會隨之而增加。一旦兩電桿之間的電壓差不足以維持電弧的形成時，電弧便會熄滅並在電桿的底部重新形成，這個過程會重覆若干次。

閃電是自然界中的介電崩潰過程，當雲層和地面積聚足夠的相反電荷時，它們之間會存在非常高的電位差。這個電位差能夠使空氣離子化並可以導電，這個過程會產生一個巨大的火花，我們稱之為閃電，見圖2。


圖2: 閃電的原理

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