电压是电流的驱动力,电压高会使电路内的电子流速度增加,电路中的电流也会增大。然而,当电路的电阻不变时,电流的增大就会导致电路中的功率损失增大,产生过载。产生过载会导致电路中的电子流速度增加,电路中的电流也会增大,这种现象可能导致线路元件过热,因而烧毁。
例如,一根导线传输电能,导线的电压过高导致其发热。因为在电阻不变的情况下,电流密度越大,单位面积电阻发热功率越大。当中的导线电压过高时,电流密度就会增大,导线的发热功率就会增大。高压电线也是同样的道理。
线路的传输媒介绝缘体的耐压能力是有限的。当电压高于绝缘体承受的最大耐压时,就会出现电气击穿的现象。电气击穿会引起电弧在绝缘体间发生,引发局部高温或火花,使绝缘体失效、氧化甚至烧毁。
例如,高压变电站中的变压器、继电器等元器件,如果电压超过了设计范围,绝缘材料就会受到高压电弧的击穿破坏。因此,大多数绝缘材料都有一个固定电压的耐穿透质量。
电压过高可能会导致器件内部瞬间浪费大量能量,引起器件死亡。例如,半导体器件容易烧毁,因为半导体器件的电压容错能力相对较小,一旦电压过高,器件就会受损。在高压电器的设计中,通常需要考虑稳定器设计和过电压保护电路的实现。
例如,计算机主机板中的CPU、芯片组等元器件,这些元器件都有工作电压范围。当电压高于其工作电压范围时,尤其是由于突发电压较高导致超过其最大工作电压,就会使电路元件瞬间损坏,甚至导致整台计算机无法启动。
当电压高于一定范围时,两个导体之间可能会产生电弧。电弧中的高温和强烈的化学反应产生非常强的冲击波,能够灼烧或烧毁导体或者设备。
例如,在高压开关中,当开关打开时,两个接触点之间的电弧可能导致开关接触点上的材料熔化、蒸发,使接触电阻值增大,甚至直接烧毁开关。在雷电的打击下,建筑物屋顶的金属材料和微波塔的天线等都可能产生电弧。