不知道大家看到过没有，有时候高铁车顶上会有亮眼的“电火花”。
上面这些照片中可以看到，列车虽然运行速度很快，但车顶上摩擦的火光却很抢镜。这是什么装置，为什么都冒火光了也没人管呢？
其实这个现象不光在国内高铁发生过，在国外高铁也会出现。上图是国外高铁发生的情况。同样，地铁也会发生这种现象，南京地铁一号线一辆列车进站时，突然车身冒出火光，吓坏了站台上的乘客。
而这两起事件的始作俑者，就是受电弓短路引起的电火花。
以时速350公里的高铁为例，它每小时要耗费9600度电，这是什么概念呢？高铁运行一小时，就足够普通家庭2年的用电量，真算得上是“用电大户”了。那你有没有想过，这么多高铁用电是从哪来的呢？简单来说，列车在行驶时，受电弓自动升弓与接触网相接。这里的接触网是电气化铁路中，供受电弓取流的高压输电线。两者相接后，通过受电弓将电传输到车内电机里，就完成电力储存了。
但其实最早的受电弓，并不是这样的Z字型。
在列车刚进入电气时代时，受电弓是带有压缩弹簧装置的铜导体，可以利用弹簧上下起伏。上升时与接触网相接收集电流，然后再传输到电机里。
但这个收集器有一个很大的弊端——就是它是竖直形状的，所以缺乏横向稳定性。列车在高速前行时，会很容易把它折断。
于是就有了第二代受电弓，它的主体依旧是铜导体，但它的设计不是竖直的，而是向后倾斜，上方的弹簧控制它的升弓和降弓。但是反复的拉力施加给接触网，会导致接触网的断裂。
于是聪明的工程师又在铜导体后方，支撑了一根导线，使其呈现人字型。并在上方连接导槽，这样行驶起来就安全多了。
但又因为铜制导槽会在摩擦中，不断被消耗到报废。
于是又将人字型变成了菱形，也就是双臂受电弓；但由于双臂体积大且笨重。于是，到了1955年，单臂Z字型受电弓诞生了。这就是如今受电弓的雏形，这样的设计大大提升了使用寿命。
那么受电弓和接触网之间相互摩擦，为什么不会被磨坏呢？
首先，接触网的材质十分耐磨。因为受电弓是在不断升弓降弓的，所以与它摩擦的时间并不长。
其次，受电弓的摩擦方向，平行于接触网的延伸方向，大大增加了磨损率。
最后，高铁在夜间是不通车的，有“天窗作业”时间。这段时间工作人员会对接触网和受电弓，进行严密的检修，避免故障的发生。
那受电弓为什么会与接触网摩擦出火光呢？这其实是因为列车在行进中，受电弓与接触网接触不良，而形成了弧光放电，于是就出现了我们看到的火花。弧光放电是指呈现弧状白光并产生高温的气体放电现象。无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中，当电源功率较大，能提供足够大的电流（几安到几十安），使气体击穿，发出强烈光辉，产生高温（几千到上万度），这种气体自持放电的形式就是弧光放电。
弧光放电应用广泛，可用作强光光源，在光谱分析中用作激发元素光谱的光源，在工业上用于冶炼、焊接和高熔点金属的切割，在医学上用作紫外线源（汞弧灯）等等。
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