一根金属导体由绝缘支柱支撑悬空, 周围环绕着空气, 实现电信号或电能的传输, 这被认为是最简单的绝缘导体形式。 这一形式还可以简单地表示各项参数。
在图 2- 2 中, 电压施加在导体与大地之间[2,3] 。 与图 2- 1 中类似, 大地为零电位。 导体与大地间的电荷形成了等效电容。 由于从导体至大地有一定的电导效应 ( 一般很微弱), 因而它们之间还存在很大的电阻。 只要大地与导体之间保持相当大的距离, 电力线会近似从导体
中心以直线形式发出, 离开导体表面。
所有电力线会弯曲, 趋向并终止于地面
( 见图 2- 1)。
图 2- 2 导体电压与电流示意
空气不是很好的绝缘材料, 与其他众多绝缘材料相比, 它的电场击穿强度较低。 出于成本因素, 在空间不受限制的场合, 它是一种广泛采用的绝缘介质。 随着导体对地电压的提高, 导体表面电场可能会超过空气的击穿场强。 此时导体附近的空气会击穿, 产生一层围绕导体的电离空气, 称其为电晕。 它会产生能量损耗, 给音频、 视频和其他信号传输带来干扰。 这种情况并不少见, 通常出现在导体或连接器表面有毛刺的部位。 在这些不规整或突起的部位, 表面电场强度会局部增加。 在空气或其他气体中, 导体周围电离的气层增加了等效电场外径; 在一般的温度、 压力和湿度条件下, 气层边缘的电场强度降低至击穿场强以下, 不再电离。 可以认为, 这种电离气体是无意中产生的导体屏蔽。 新鲜空气的持续供给以及上述状态的保持将阻止电离进程, 不会致使对地的空气全部电离。 如果场强水平足够高,在导体和大地之间也可能形成电离通道, 但这一般需要非常高的电压源, 例如雷电。
上述分析引出了电介质理论的另一个重要事实, 即电介质耐受电压且不击穿的
能力与厚度有关。 本书第 6 章给出了空气的击穿强度, 对于 1 / 1000in (1mil) 厚度的空气, 击穿电压为 79V (3. 1kV / mm)。 然而, 随着厚度的增加, 击穿强度并不是成比例地提高。 如果真是成比例的, 雷电放电在实际生活中就不会发生了。