大学物理展示实验小论文

第一节物理实验课的课堂上，在老师的带领下，参观并了解了一些有趣的物理实验，那些魔术一样的实验为我们推开了神奇的物理世界的大门，物理的奥妙第一次如此清晰的展现在我们面前，激发了我们对物理的兴趣及探究。下面是两个我印象颇深的实验。

一.辉光球

人们更多的称之为魔球。用手指轻触玻璃球的表面时，球内产生彩色的辉光。这其实是气体分子的激发、碰撞、电离、复合的物理过程，玻璃球内充有某种单一气体或混合气体，球内电极接高频压电源，手指轻轻触摸玻璃球表面，人体即为另一电极，气体在极间电场中电离、复合、而发生辉光。所以辉光球发光是低压气体（或叫稀疏气体）在高频强电场中的放电现象。在自然界中这种现象也是存在的，北极光就是一种辉光。

在通常情况下，气体中的自由电荷极少，是良好的绝缘体。但在某些外界因素（如紫外线、X射线以及放射线的照射，或者气体加热）的作用下，气体分子可发生电离，气体中出现电子和离子，这时在外电场作用下，电子和离子作定向漂移运动，气体就导电。通常把气体放电粗分成两种类型：依靠外界作用维持气体导电，且外界作用撤除后放电即停止的，称为气体的被激导电；不依靠外界作用，在电场作用下能自己维持导电状态的，称为气体的自激导电。

辉光放电是低压气体中伴有辉光出现的自激导电。

气体的导电规律，在充有气体的密封玻璃管内装有两个电极，把它们与电源的正负极相连，并逐渐增加电压。当电压V较小时，电压V与电流强度I的关系服从欧姆定律。当V增加到关系曲线中的中间段时，电流达到饱和值。如果电压继续升高，电流又随着电压的升高而升高。在这一阶段中，因为电子与正离子在分别向阳极和阴极运动的过程中获得了较大的动能，当他们与中性分子碰撞时，足以使中性分子电离，从而产生出新的电子和离子。上述的导电过程都是必须依赖于外界的电离作用而维持的，属于气体被激导电。当两电极间的电压进一步增加到D时，电流将突然增加，同时极间电压突然下降。这是因为产生了雪崩式的碰撞电离。此时即使撤去外界的电力作用，导电过程仍然继续进行，这种现象称为气体的自激导电。

在气体自激导电时，往往伴有发声、发光等现象。当气体由被激导电过渡到自激导电时，我们说气体已被击穿或已被点燃。使气体击穿的最小电压D称为击穿电压。气体击穿后，由于气体的性质、压强、电极的形状和距离、外加电压以及电源的功率的不同，而可能采取辉光放电、弧光放电、火花放电及电晕放电等形式。

辉光放电在日常生活中也有极大的应用，如霓虹灯，日光灯等等。

二.磁悬浮地球仪

它是利用电流磁效应使地球仪漂浮在半空中。地球仪顶端有一个磁铁,圆环形塑胶框内部顶端有一个金属线圈，金属线圈通过电流就会成为电磁铁。电磁铁与地球仪顶端磁铁间的吸引力可抵消地球仪所受重力，因此地球仪可漂浮在半空中。用手轻轻触碰地球仪使其偏离平衡位置，手移开后地球仪仍可回到平衡位置不至掉落，这是利用负反馈机制。

地球仪底端也有一个磁铁。塑胶框内部底端有一个霍尔侦测器，可侦测地球仪底端磁铁的磁场变化。地球仪偏离平衡位置时，霍尔侦测器侦测到地球仪底端磁铁的磁场变化，便会产生一补偿电流。补偿电流流到塑胶框顶端金属线圈时，金属线圈磁场增加，可将地球仪拉回平衡位置。轻轻转动地球仪便可持续不停转动,这可以用惯性原理(说得深入一点，依据动量守恒原理)解释。地球仪所受到的外力总和为零，因此会以固定速率沿固定方向转动。

在国内，磁悬浮列车就是对磁悬浮技术的一种成熟应用。

通过这次演示实验课，看过那些让我们深深为之着迷，百思不得其解的实验，激发了我们对未知知识的探究，并折服于那些变幻无穷的自然现象，第一次感受到物理的博大与奥妙。