为什么iPhone的包装说明「电源适配器仅限海拔2000m以下安全使用」？

这是一个所有开关电器都必须遵守的规则。

1.关于空气击穿电压

由于开关电器，包括家用电器和低压电器在内，导电材料和触头之间的绝缘介质一般都是空气，因此，空气的绝缘能力和空气的击穿电压成为一个极为重要的问题。

早在1889年，著名科学家巴申（Paschen）就从实验中总结出多种气体的击穿特性。

我们来看下图：（摘自《低压开关电器手册》）
图中，纵坐标是击穿电压，横坐标是压强与电极间隙的乘积。

我们发现，对于特定气体而言，它的击穿电压与pd有很密切的关系，并且存在最小值。

当pd大于或者小于它的最小值时，击穿电压降随之升高。

由此可见：

如果加大电极间隙的气压，或者将间隙抽成真空，都能提高气体的击穿电压。

2.关于散热能力

海拔越高，空气越稀薄，电器的散热能力也越差。

3.关于宇宙射线

海拔越高，宇宙射线越强，紫外线当然也越强，空气也越容易出现非自持性放电。

看下图：
这是我绘制的有关气体放电的曲线，蓝色的区域就是非自持放电区域，C点的电压就是击穿电压。

结论：

由于以上三个原因，国家标准中把海拔2000米定为限制值。一般的电器在2000米以下使用不会有任何问题，之上使用就要降容。

提一个问题：

家用电器，例如微波炉、电冰箱、空调器和照明灯，在海拔2000米之上使用时，需要降容吗？

回答：

是否降容由绝缘能力、能力，散热能力和灭弧能力决定。

1.凡带有电机的家用电器，在高海拔地区散热困难，因此需要降容。这是因为电机有线圈，线圈需要散热。高原地区散热困难，因此电机类电器需要降容。

2.凡带有控制触点的开关电器，例如断路器、继电器和接触器，由于触头灭弧困难，因此需要降容。特别是继电器，其触头本来就不具备灭弧能力，在高海拔地区灭弧就更加困难，因此要用两个同类触头去串联，以期提高电弧长度，以此实现电弧的降温和熄灭。

不管是洗衣机也好，电饭煲也好，微波炉也好，都存在控制系统更新问题。生产厂家一般会有使用在高原地区的产品。

3.对于照明灯，由于灯具的发光器件一般都是密封在玻璃管内，与气压无关，因此照明灯具无需降容。不过，由于控制电器（例如微断）需要降容，所以控制电器所带的灯具数量需要减少。

4.金属材料的温度越高，它的机械强度就越低。
上图是《低压电器手册》中的附图。我们从左图的曲线1中可以看到铜材料的机械强度σ与温度θ的关系曲线。

右图曲线3是铝，5是钢。这是两种和常见的材料。我们看到它们也是如此。
对于绝缘材料，例如陶瓷，情况也类似。温度越高，它的击穿电压越低，机械强度也越低。

5.最后就是电缆。因为高原地区散热困难，电缆也需要降容。

至此，相信大家都能对此问题作出判定了。

此外，许多朋友说小电器似乎对海拔高度不敏感，其中特指手机充电器。我来解释一下。

电器在使用上存在工作制的问题。电器的工作制，包括长期工作制、8小时工作制、短时工作制和短时周期工作制等等。

长期工作制下，电器长期工作下，电器的温升达到稳态值并长期运行，一旦停用降温又能降到环境温度；短时工作制下，电器短暂地使用，它的温度不会升高到长期使用温度，而停用时间又很长，使得温度降低到环境温度；反复短时工作制下，电器工作周期时间较短，虽然首次工作周期下温度并未升高到稳定温升就停机降温，但温度还高于环境温度时又开始下一周期的工作升温，就这样反反复复，使得电器的温度越来越高。

对于短时工作制，理论上讲，电器的使用功率可以加大。

在高原条件下，按长期工作制工作的电器，例如电冰箱必须降容，否则要使用高原产品；按短时工作制工作的电器，在高原地区使用时，只要能确保它停机时温度能够降低到环境温度，则可以继续使用而无需降容；按反复短时工作制工作的电器，则必须降容。

所以许多小电器，特别是手机充电器，满足短时工作制的工作条件，因此电器的“高原反应”不是很明显。

提个醒：电器的工作制所涉及的问题被称为开关电器的温升。

选自：微信订阅号：机械工业出版社E视界