Dlaczego świetlówka świeci pod linią wysokiego napięcia?

Pytanie

Pyta Maciej

Dlaczego świetlówka świeci pod linią wysokiego napięcia? Słyszałem, że jest to związane z polem elektromagnetycznym wokół przewodów, ale nie rozumiem jak dokładnie zachodzi to zjawisko. Czemu zachodzi tylko dla prostoliniowej świetlówki i czy zależy od napięcia prądu płynącego w kablach?

Odpowiedź

Odpowiada dr inż. Marta Wacławczyk

Lampa fluorescencyjna jest szklaną rurką wypełnioną mieszaniną gazów: niewielkiej ilości rtęci i gazu szlachetnego – neonu lub argonu. Na obu jej końcach znajdują się elektrody. Jeśli napięcie przyłożone do elektrod (tzw. napięcie startowe) będzie wystarczająco wysokie, doprowadzi do wyładowania w gazie. Po zapłonie elektrony emitowane przez elektrodę poruszają się w kierunku przeciwnej elektrody zderzając się z atomami gazu wypełniającego rurkę, powodując częściową jonizację gazu, tzn. część obojętnych atomów argonu zostaje rozbita na jony dodatnie i swobodne elektrony. Ponieważ te naładowane cząstki znajdują się w polu elektrycznym, będą się one przemieszczały w kierunku elektrody o przeciwnym znaku, zderzając się z atomami rtęci. Na skutek zderzeń atomy rtęci zostaną wzbudzone, a ponieważ stan ten jest niestabilny, będą emitowały energię w postaci niewidzialnego dla ludzkiego oka światła ultrafioletowego. Światło ultrafioletowe z kolei pobudza do świecenia fosfor, którym pokryta jest wewnętrzna strona rurki.

Tyle o samej lampie, pozostaje pytanie co stanie się, jeśli umieścimy ją pod linią wysokiego napięcia.

Na skutek przepływu prądu w pobliżu linii wysokiego napięcia występuje zmienne w czasie pole elektryczne i pole magnetyczne. Natężenie pola elektrycznego zależy od napięcia płynącego prądu i maleje wraz z odległością od linii przesyłowych. Na wysokości około 2 m nad powierzchnią ziemi jego wartość dochodzić może do 10kV/m (patrz https://www.tygodnikprzeglad.pl/prad-ktory-nie-szkodzi/). Ponieważ potencjał Ziemi wynosi zero, linie pola elektrycznego w jej pobliżu biegną prostopadle do jej powierzchni. Jeśli w polu elektrycznym umieścimy świetlówkę (najlepiej wzdłuż linii pola elektrycznego, tzn. prostopadle do powierzchni ziemi) możemy pobudzić ją do świecenia. Zachodzą wówczas zjawiska takie jak po podłączeniu lampy do prądu – naładowane cząstki będą poruszały się w polu elektrycznym, zderzając się z atomami rtęci i wzbudzając je.