冰究竟导不导电呢？从《哪吒2》引出的物理知识

2025蛇年新春，国产动画电影《哪吒之魔童闹海》（简称《哪吒2》）一骑绝尘，强势登顶中国影史票房榜首。

影片中有这样一幕关键打斗戏，几位主角激战正酣，“冰不导电”这一物理学知识，竟成了扭转战局的胜负手。这就不禁让人好奇，冰，它到底导不导电呢？

能否导电，看纯度从物质导电的基本原理来讲，某类物质能够导电，关键在于其中存在可自由移动的电子或离子。

南京信息工程大学教授刘玉柱表示，严格意义上，纯净的水几乎不导电。纯净的水是极弱的电解质，内部自由移动的离子数量微乎其微，导电性极其微弱，几乎可以忽略不计。

然而在日常生活里，多数水都含有矿物质等杂质。以水中含盐为例，盐的主要成分是氯化钠。在水分子作用下，氯化钠晶体中钠离子和氯离子间的离子键被破坏，两类离子逐渐脱离晶体表面，分散于水分子之间。这些离子在水中能够自由移动，成为传递电流的载体。当给水溶液两端施加电压，带正电的钠离子会向电源负极移动，带负电的氯离子会向电源正极移动。离子的这种定向移动便形成了电流，产生了水能导电的现象。

冰是由水分子通过氢键形成的规则晶体结构。在这种结构下，水分子被牢牢固定，无法形成可自由移动的电子或离子。但现实生活中的冰通常含有杂质，这些杂质会变成离子，致使冰有微弱的导电性。

比如，海水因含大量盐，海水结冰后，海冰通常具有导电性。不过，由于冰的晶体结构极大地阻碍了离子的自由移动，所以与液态非纯净的水相比，即便含有杂质，冰的导电性依然很弱。此外，当环境温度接近 0 摄氏度时，冰的表面可能形成一层极薄的水膜。当水膜中溶解有电解质，所含的可自由移动离子就能让冰具有导电性。

线路覆冰危害大在电力领域，冰堪称电力线路的 “大敌”。国网甘肃电力公司电力科学研究院输电技术专家王津指出，输电线路覆冰会引发过荷载、冰闪、覆冰舞动、脱冰跳跃这 4 种灾害，进而造成导线断裂、杆塔倒塌、绝缘子绝缘强度降低、机械损伤等一系列问题。其中，含有杂质的冰一旦具备导电性，极有可能引发绝缘子冰闪，对输电线路造成严重损害。

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，在架空输电线路中发挥着关键作用，一般由玻璃、陶瓷等绝缘材料制成。在冻雨天气下，雨滴落在伞形绝缘子上会迅速结冰。随着冻雨持续，冰层不断堆积，最终形成线路覆冰。相邻绝缘子之间的冰层逐渐相连，从而形成导电通道。

此时，带有绝缘子表面杂质的冰体或冰体表面水膜便具备了一定的导电性。当导电性达到一定程度，绝缘子就可能无法承受电压而被击穿，产生破坏性放电。这种放电还可能进一步引发线路跳闸以及绝缘子冰闪等严重影响电力系统正常运行的事故，而电力系统一旦出现故障，将直接影响人们日常生活的用电需求。

不仅如此，包括高铁在内的电气化铁路的接触网也同样 “畏惧” 覆冰。中铁第四勘察设计院电化院管理专家李红梅介绍，倘若接触网覆冰，由于冰壳导电性较差且表面凹凸不平，受电弓从接触网上获取电流时会遭遇较大阻碍，致使电流通路不稳定，进而引发电弧现象。当情况较为严重时，电弧产生的高温会烧伤接触网线索，这不仅会影响列车的正常运行，还可能导致铁路运输延误，给人们的出行带来极大不便 ，对日常生活产生负面影响。