几个有趣的尖端放电实验
科学尖锐放电作文
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哎呀呀,今天我们上了一堂超级有趣的科学课!老师带我们去参观了“2021 年娄底科普大篷车进校园”活动现场,那里有好多好玩的科学实验呢!
其中有一个实验叫做“尖端放电”,嘿呀,可神奇啦!这个实验是这样的,有两根铁柱,体表有凸刺,当其中一根立柱开始旋转时,凸刺遇
凸刺便会产生放电现象。
我看到这个现象,心里充满了好奇,这到底是
为什么呢?
老师告诉我们,这是因为物体带电后,电荷并不均匀,尖锐处曲率大,电场强度大,这就是尖端效应。
展品的两个立柱分别带正负电荷,尖端
聚集了高密度电荷,旋转尖端逐渐接近固定尖端,尖端间空气被击穿形
成放电现象。
原来是这样啊,我恍然大悟!
我又看了看其他同学,他们也都被这个实验吸引住了,眼睛里充满了好奇和求知欲。
有的同学说:“哇!这个好厉害啊!”有的同学说:
“嘿呀,我回家也要做这个实验!”
这次的科学实验课真的太有趣了!我不仅学到了很多科学知识,还感受到了科学的神奇和乐趣。
我以后一定要好好学习科学,探索更多的科
学奥秘!。
尖端放电实验报告
导体尖端的电荷特别密集,尖端附近的电场特别强,就会发生尖端放电
强电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电,它属于一种电晕
放电。
在强电场作用下,物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端),等电位面密, 电场强度剧增,致使它附近的空气被电离而产生气体放电,此现象称电晕放电。尖 端放电为电晕放电的一种,专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。故要观
察尖端放电的现象,除了要有足够高的电压外,还必须有适当的形状配合,才容易 做到。
四、实验内容步骤:
用静电感应起电机装置(如下图)让两个金属小球不要接触,摇动静电感应起电
机的手柄使风扇转动起来,从而让两个小球之间产生电的作用。
五、实验总结:
对起电机目测时要注意以下几点:
(I)两电刷应互成90度夹角,各与横梁成45度。
中学物理实验研究报告
实验项目:尖端放电实验
专业班级:姓名:学号:
指导教师:成绩:
一、实验Байду номын сангаас的:
通过对本实验的演示和动手操作,了解空气电离现象产生的条件,知道尖端 放电是电晕放电的一种形式,理解尖端放电的原理及其相关应用,了解尖端 放电的危害。同时,也培养了我们动手和动脑的能力。
二、实验仪器用具:
静电感应起电机
(2)集电杆的电梳的尖针不能触及起电圆盘。
(3)电刷与金属箔片的接触要可靠。
(4)两传动皮带的其中一根在传动轮间交叉安装,以使两起电圆盘工作时反向旋 转。
使用感应起电机时要保持室内空气干燥无尘污, 如空气潮湿或低温季节,圆盘表面 会形成一层水雾,该水雾与圆盘表面的尘埃等杂质形成导电层, 从而影响实验的效 果。
操作起电机时,动作要缓和,由慢到快,但速度不能太快,以防起电机发生共振而 损坏机件。
几个有趣的尖端放电实验
相连 , 另一 端裸露 部分 插入 水 中。转 动起 电机 , 由
于针 的尖端 放 电 , 使水 带上 同种 电荷 , 电器箔 片 验 逐 渐张 开 。
b
图3
() 4 电风 驱 动 的 纸 杯
取 一个 一次 性 的 薄 纸杯 , 在杯 底 中心 处 打 一 小 孔 , 上子 母 扣 作 支撑 轴 承 。取 自行 车 辐 条 一 嵌
( ) 以这样使 水 带 电 1可
实 验装 置如 图 1 示 , 缝 衣 针 固定 在 有 机 所 将 玻 璃棒 上 , 玻璃棒 用夹 子 固定 在铁架 台上 , 下方 针
放 一 只盛满 清水 的塑 料盆 , 塑料 盆放 在绝 缘板 上 ,
针 尖端 距水 面 约 5 m lc 用 导线 将 针 与 感 应 c O m, 起 电机 的一极 相 连 ; 将 一 根 导线 一 端 与 验 电器 再
正 、 离子 在强 电场 的作用 下发 生剧烈 的运 动 , 负 并
0 30 60 0
附 , 停 止起 电 , 又袅 袅上 升 。 若 烟
与空气 中 的气体 分 子 碰 撞 , 空 气 分 子 电离 成 许 将 多新 的 正 、 离 子 , 些 与 尖 端 带 同 种 电荷 的离 负 那
子 , 到排 斥 , 离尖 端 , 成 “ 受 远 形 电风 ” 与 尖端 带异 ;
± 硅台
图2
种 电荷 的离 子 , 到 吸 引 , 向尖 端 , 尖 端上 的 受 奔 与 电荷 中和 , 这相 当于 导体从 尖端 失去 电荷 , 这就 是
尖 端放 电 。利用 尖 端 放 电现 象 , 们 可 以完 成 几 我 个 有趣 的实验 。
图 1
根 , 端 挫尖 , 一端 固定 于小 木块 上 , 一 另 尖端 顶 在
中学物理实验报告-实验二:尖端放电演示
中学物理实验报告
实验一:尖端放电演示
指导老师:倪明
学号:
班级:物理学2班
姓名:
日期:2016.6.21
一、实验内容
使用尖端放电演示仪观察尖端放电的现象
二、实验器材
尖端放电演示仪
三、实验目的
观察尖端放电产生的现象,加深了解尖端放电的知识
四、实验重点
尖端放电的现象
五、实验难点
尖端放电的原理解释
六、实验过程
实验步骤
1.取出尖端放电演示仪,检查仪器;
2.调整仪器上两个尖端圆球相距约一厘米;
3.摇动手柄,逐渐加快后保持匀速,注意观察两圆球间的现象。
实验现象:
当摇动手柄,逐渐加快后保持匀速一段时间后,就在两圆球间看到电火花的现象,同时,听见噼里啪啦的脆响。
尖端放电 实验报告
尖端放电实验报告引言尖端放电实验是一项用来研究电场的重要实验,通过调整电场的强度和形状,可以观察到电场的放电现象,从而深入了解电场的性质和特性。
本实验旨在通过观察尖端放电现象,探究电场的放电规律,并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的1. 观察尖端放电现象并记录实验结果。
2. 分析实验结果,探究不同参数对尖端放电的影响。
3. 理解电场的原理和特性,掌握电场的放电规律。
实验装置和原理实验装置由高压源、尖端放电电极和记录仪等部分组成。
高压源用于产生高电压,尖端放电电极用于产生电场,记录仪用于记录实验结果。
尖端放电电极是一个尖端金属导体,可以通过高压源加到高电位,并与地连接。
当电场的强度超过一定阈值时,电场周围的空气会发生放电现象,即尖端放电。
实验步骤1. 搭建实验装置,确保各个部分的连接稳固可靠。
2. 开启高压源,调节电压大小,观察尖端放电现象,并记录实验结果。
3. 重复步骤2多次,改变电压大小或尖端放电电极的形状,观察结果。
4. 对实验结果进行整理和分析,形成实验报告。
实验结果和分析经过多次实验观察,我们得到了大量的实验数据,并对其进行整理和分析。
以下是实验结果的主要观察和分析:1. 尖端放电电极形状对放电现象的影响:我们通过将尖端放电电极改变为不同的形状,如锥形、圆形、华盖形等,观察到不同形状的放电现象有所差异。
锥形电极可以形成较长的电弧,放电现象较为明显;圆形电极放电现象较弱;华盖形电极放电现象最为明显,形成较长的电弧且持续时间较长。
这表明电极的形状对电场的放电性质有一定影响。
2. 电压大小对放电现象的影响:在一定范围内,电压大小对放电现象有明显的影响。
当电压较小时,放电现象较弱,电弧较短且不稳定;当电压逐渐增大时,放电现象逐渐增强,电弧变得更长且较为稳定。
然而,当电压超过一定阈值时,放电现象会急剧增强,电弧变得更长且持续时间较长。
3. 放电的声光效应:在实验过程中,我们观察到了电场放电过程中产生的声音和光线现象。
几个有趣的尖端放电实验
几个有趣的尖端放电实验2007年10月23日 06:50几个有趣的尖端放电实验我们知道在静电学中,导体带电时,导体表面突出和尖锐的地方,电荷分布比较密集,使其附近形成很强的电场。
导体尖端附近空气中残留的正负离子在强电场的作用下发生剧烈的运动,并与空气中的气体分子碰撞,将空气分子电离成许多新的正负离子,那些与尖端带同种电荷的离子,受到排斥,远离尖端,形成“电风”。
与尖端带异种电荷的离子受到吸引,奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷,这就是尖端放电。
利用尖端放电现象,我们可以完成几个有趣的实验。
(1)可以这样使水带电实验装置如图1所示,将缝衣针固定在有机玻璃棒上,玻璃棒用夹子固定在铁架台上,针下方放一只盛满清水的塑料盆,塑料盆放在绝缘板上针尖端距水面约5cm~10cm,用导线将针与感应起电机的一极相连,再将一根导线一端与验电器相连,另一端裸露部分插入水中。
转动起电机,由于针的尖端放电,使水带上同种电荷,验电器箔片逐渐张开。
(2)模拟静电除尘实验装置如图2所示,取圆形铝板一块固定在绝缘支座上(绝缘支座可用玻璃棒固定在底座上制成,在中学物理实验室中易找到,本文后几个实验中均用到绝缘支座),将缝衣针装上塑料棒后固定在铁架台上,调节铝板与针尖端间距6cm~8cm,用导线将铝板和缝衣针分别与感应起电机相连,将点燃的蚊香放在铝板和针之间。
让起电机起电,使铝板和缝衣针带电,蚊香烟被铝板吸附,若停止起电,烟又袅袅上升。
(3)旋转的风车取两个易拉罐,剪一部分铝皮,将铝皮碾压平整,剪出一直径约8cm的圆,再剪成图3a样式的风车,尽量使叶片对称,在其中心处打一小孔,嵌上子母扣作支撑轴承,取缝衣针固定于绝缘支座上,针尖端顶在子母扣的凹坑处,实验装置如图3b所示。
实验时,用导线将针与起电机一极相连,转动起电机,起电后,由于叶轮的尖端放电,在反冲作用下,风车旋转起来。
(4)电风驱动的纸杯取一个一次性的薄纸杯,在杯底中心处打一小孔,嵌上子母扣作支撑轴承。
有趣的放电现象300字作文左右
有趣的放电现象300字作文左右
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一天,爸爸在电脑上玩游戏,我在旁边做作业。
当他脱完毛衣时,就习惯性地摸我的头。
突然,"啪"的一声,我觉得头皮有点麻,爸爸说他也被静电打到了。
我顿时吃了一惊:"家里不是好好的吗?是不是灯泡漏电啦?"
请猜一猜:这是为什么?
原来:人们在冬天脱毛衣时,由于衣服之间摩擦,就会产生正电荷,集中在手指尖上;头发上一般都有负电荷。
当正电荷与负电荷相遇时,就会产生放电现象。
这说明了一个物理原理:摩擦会产生静电。
为了证明这个原理,我特意做了试验:用透明塑料笔摩擦我的头发,再撕碎一些纸屑,然后用笔尖去接触纸屑,结果,笔尖就吸住了纸屑。
接着,我又做了一个实验:我用妈妈冬天时用的`羊毛披巾,来摩擦喜力啤酒瓶子的瓶口,再撕一些碎纸屑,然后用摩擦后的啤酒瓶口,去接触纸屑,结果,啤酒瓶口吸住了纸屑。
静电荷多集中在物体的尖端部分或曲线体的表面。
我由这个现象联想到,电流是怎样产生的?
我认真地读了《我是实验王5 电流与磁力》:产生电流的条件是,在磁场中,在封闭的导体内,金属——或铁、或金、或银、或铜、或铝、或铅做切割磁力线运动,封闭导体中就会产生电流。
我很想在学校的物理实验室做这个实验,但是不能。
我们班同学陈曦的爸爸是物理老师。
我曾跟他说,找他爸爸去做这个实验。
但是,陈曦说他爸爸没有时间。
我很想得到这个实验的结果,真正地感受、认识到产生电流的根本原理。
解释尖端放电现象
解释尖端放电现象
嘿,你知道啥是尖端放电不?这可有意思啦!就好比说啊,你看那避雷针,高高地立在那,它为啥能保护建筑物呢?这就是因为尖端放电呀!
想象一下,电荷就像一群调皮的小孩子,在导体上跑来跑去。
当导体有个尖尖的地方,那些电荷就特别容易聚集在那儿。
这就好像一群孩子看到一个好玩的角落,都争着往那跑。
比如说,在一个雷雨天,天空中充满了电荷。
这时,避雷针这个尖尖的家伙就发挥作用啦!电荷们都被它吸引过去,然后顺着它导入大地,这样建筑物就安全啦!这难道不神奇吗?
再想想看,生活中还有很多类似的例子呢!像冬天的时候,你脱毛衣是不是会听到噼里啪啦的声音,还可能看到小火花?那也是一种尖端放电现象呀!毛衣上的一些小纤维就像是小小的尖端,电荷在上面聚集,然后就产生了放电。
还有啊,有时候你可能会看到高压电线上的那些绝缘子,它们的形状也很特别,就是为了减少尖端放电的影响呢!这就好像给电荷们设置了一些障碍,让它们没那么容易捣乱。
尖端放电可不仅仅是这些哦,在很多科学研究和工业生产中都有重要的应用呢!它可以用来制造一些特殊的设备,比如静电除尘器,能把空气中的灰尘吸附起来,让空气变得更干净。
所以说呀,尖端放电现象可不是什么深奥难懂的东西,它就在我们的生活中无处不在!它既能保护我们,又能给我们带来一些小惊喜和小麻烦。
你现在是不是对尖端放电有了更深刻的理解呢?反正我觉得这真的是太有趣啦!。
尖端放电的实验研究
尖端放电的实验研究文/赵强尖端放电现象是静电学的重要内容,有不少文献对尖端放电的演示实验(主要指烛焰偏向实验)作了论述,但结论不一,且存在一些不妥.本文将从理论和实验两个方面对这一现象作一探讨,并结合有关文献观点谈一下笔者的分析,同时介绍笔者在教学中自创的新实验.以供同仁参考讨论.一、尖端放电原理[1]对尖端放电现象,教材通常的解释是:电荷在导体上分布时,导体的尖端处电荷最多,因而尖端附近的电场特别强.在尖端强电场的作用下,空气中残留的离子会发生激烈的运动.在激烈运动过程中,它们和空气分子相碰撞,会使空气分子电离,从而产生大量的新离子.与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端,与尖端上的电荷中和.与尖端上电荷同号的离子受到排斥,远离尖端形成“电风”.二、“电风”问题的理论分析[2]、[3]根据上面的解释,学生常提出这样的疑问:既然与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端,那么,这些离子流也应形成“电风”,它不是向外的“吹风”,而是指向尖端的“吸风”.不少文献的作者也持“吸风”的观点.尖端放电时有没有“吸风”现象呢?要解释这一问题,就应对气体放电的物理过程作进一步分析.绝对纯净、中性状态的气体是不导电的,只有在气体中出现了带电粒子(电子、正离子、负离子)以后,气体才可能导电,并在电场作用下发展成为各种形式的气体放电现象.空气中含有数量很少的带电粒子,它们在电场的作用下会被吸向与之异号的电极,形成电流.此电流值极小,只能看作是微小的泄漏.但如果电场足够大时,吸向电极的带电粒子就会有足够的动能撞击中性气体分子使之电离,即发生碰撞游离.游离出来的带电粒子又参加到撞击中去,于是游离过程就象雪崩似地增长起来,称为电子崩.电场足够大时,这种电子崩可不必依赖外界游离因素而仅由电场作用自行维持和发展,这就形成了自持放电,发生自持放电的最低电场强度称为临界场强.在大体均匀的电场中,各处的强场差异不大.任意某处形成自持放电时,电子崩所形成的空间电荷将促使其它部分电场增长,自持放电会很快发展到电极间的整个间隙,气隙即被击穿.击穿后的气隙间正负带电粒子分别顺着和逆着场强方向向电极运动,不会形成固定指向的“电风”,即不会有“吹风”或“吸风”现象.在尖端电极的情况下,放电的发展过程有所不同.当电压还比较低时,尖端处的电场强度就有可能超过临界场强,即发生自持放电,由于离尖端稍远处场强已大为减弱,故自持放电只能局限在尖端附近的空间内,不能扩展出去.于是撞击游离产生的大量正负带电粒子大都集中在尖端附近,距尖端不过几个毫米,这一小区域我们不防称之为游离区.这样与尖端电荷同号的的带电粒子受到排斥而离开游离区,飞向远方,形成“吹风”现象.相反,与尖端电荷异号的带电粒子,受到吸引而趋向尖,并与尖端上的电荷中和.这部分趋向尖端的带电粒子大都分布在范围很小的游离区内,因而不会对外部形成“吸风”现象.教材中,有关尖端放电的插图中将游离区画得过大,又没加文字说明,是造成学生提出“吸风”疑问的主要原因.三、“电风车”反冲运动的分析[4]用感应起电机的两个电极分别给“电风车”带电,即分别使“电风车”带上正电荷或负电荷.两种情形下,“电风车”都会背离尖端指向而旋转,这是由于尖端放电时形成的“吹风”的反冲作用.图1如图1所示,此时“电风车”的尖端受到三个力作用:(1)异号电荷的吸引作用;(2)同号电荷对尖端的排斥作用;(3)异号电荷被吸引到尖端中和时的碰撞作用.(1)和(3)对尖端的作用相反,可以抵消.但不论尖端电荷的正负,由于(2)的排斥作用的存在,就使得“电风车”做反冲运动.四、烛焰偏向的实验研究(一)文献观点“电风”作用下的烛焰偏向实验,是说明尖端放电现象和“电风”存在的常用方法.已有不少文献对烛焰偏向的机理进行了深入探讨,其中对尖端带正电荷时“吹开”烛焰的问题,都得出了相同的结论(这里不再探讨),但对尖端带负电荷时的烛焰偏向及解释说法不一.有人认为[4]、[5]:尖端放电时,空气被电离产生正离子和电子(虽然也有负离子,但和电子相比数量极少).由于正离子的质量和体积远大于电子的质量和体积,所以当正离子流、电子流对烛焰产生碰撞时,起主要作用的是正离子流.故尖端带负电荷时,形成所谓的“吸风”而使烛焰偏向尖端,他们似乎从实验中也得到证实.从前文对气体放电的物理过程分析可知,“吸风”现象是不存在的,对持“吸风”观点的人,纠其原因主要是他们对尖端放电时的“游离区”没作深入研究.尖端带负电荷时,烛焰偏向如何?实验中出现的“吸焰”现象是不是“电风”所为?又作何解释呢?下面就这些问题作一实验探讨.(二)实验及结果[6]为较全面地了解尖端带负电荷时烛焰偏向问题,实验时可在烛焰附近选取四个有代表性的点:A、B、C、D,如图2所示.图2 图3实验时,依次把尖端放入这四个点后,再用感应起电机(由转动快慢调节电压)或晶体管高压电源给导体带负电,得到如下实验结果.结果1将尖端置于A点,即离烛焰根部较近时,烛焰偏向如图3所示.可看到:电压较低时,尖端处的烛焰被“吸引”,烛焰顶端稍有偏离,如图3(a)所示;电压较高时(近20kV或更高),尖端上方且离尖端较近的烛焰被“吸引”,其余部分的烛焰是被“吹开”的,如图3(b)所示.结果2将尖端置于B点,即离烛焰根部较远时,烛焰偏向如图4所示,提高电压烛焰偏向更大一些.可见,这时的烛焰是被“电风”吹开的.结果3将尖端置于C点,即离烛焰上部较近时,随着电压由低到高,烛焰先是被尖端“吸引”一下后,再被“电风”吹成如图5所示的情况.图4 图5结果4将尖端置于D点,即离烛焰上部较远时,“电风”一致表现为把烛焰吹向远方.(三)实验结果分析由实验结果可知:尖端带负电荷时,烛焰总体表现为被“吹开”,但有时也被“吸引”.这是为什么呢?首先,我们应明确,烛焰明火部分正离子的密度比负离子大;形成尖端放电时有临界场强;放电“游离区”仅限于尖端附近几毫米的区域,且“电风”在“游离区”外.结果1的解释电压较低时,可分两种情形:(1)尖端末达到临界场强,又离烛焰明火接近.此时,表现为近尖端明火中的正离子和尖端负电荷相“吸引”;离开尖端稍远处,由于场强已很小,对烛焰上部的“吸引”作用已不明显.(2)尖端刚达到临界场强,相对讲放电较弱,形成的“电风”不强”.此时,近尖端处的明火小部分处于“游离区”,表现为近尖端处的正离子(含明火处的正离子和空气电离出的正离子)和尖端电荷相“吸引”.尖端稍远处,即烛焰上部受较弱“电风”作用,稍有倾斜.可见,电压较低时的“吸引”观点主要是由于近尖端处异号电荷间的作用,并非“电风”作为,更不能说成是“吸风”现象.持“吸风”观点的人实验中看到的应是电压较低时的情况.电压较高时,由于尖端离烛焰较近,烛焰小部分处于“游离区”,即处于“无风”区.此时,也表现为近尖端处正离子和尖端负电荷的“吸引”.烛焰下部稍远处,一方面受“电风”作用;另一方面,烛焰燃烧时带动热气流上升,使得近尖端下部空气电离的正离子因随热流上升而密度较小(与近尖端上部比),就表现出近尖端上部的烛焰被带负电的尖端“吸引”.对于烛焰上部,已超出“游离区”,是“吹风”所为.结果2和结果4的分析此时,烛焰处于“游离区”外,“电风”的作用,即大量电子流的碰撞使烛焰偏离.结果3的分析电压较低时,表现为“吸引”(参考结果1的解释).电压升高时,由于“电风”强烈,使得下部的烛焰偏离尖端较远,再加上热气流的上升作用,表现出烛焰上段先被“吸引”一下后,最终被“电风”吹开(明火C点处为数较少的正离子与尖端负电荷的“吸引”作用被掩盖).一旦离开尖端,C处烛焰便不会再被“吸”.五、尖端放电的创新实验对尖端放电现象,常以“电风车”的反冲运动或烛焰偏向实验来说明.在教学中,笔者又设计出三种演示方法,学生反映效果很好.方法一教师用感应起电机先演示火花放电,并提示学生在感应起电机转动较慢时,仍可产生点火花.再在感应起电机的一放电球上用线绑一缝衣针,调整电柄使针尖对着另一放电球,并使针尖和放电球间的距离与演示火花放电时两放电球间的距离差不多相等.此时,即使快速转动感应起电机,也无火花产生.方法二将两枚缝衣针固定在绝缘支架上(如用热针在蜡烛上穿洞固定);调整高度,使针尖对准两个验电器的金属球;针尖与金属球之间的距离约1—2cm,并使两验电器远离;用导线将感应起电机的两电极分别和两针相连(放电柄远离);转动感应起电机,可观察到:两验电器的指针立即张开;将两验电器的金属球相接触,发现指针张角变小甚至闭合.方法三在一验电器的金属球上放一长缝衣针(如用烧溶的蜡烛液粘上);把另一验电器的金属球对准针尖并相距1—2cm;用导线将感应起电极的一电极与针相连;转动感应起电机,可观察到:两验电器的指针张开,可验证它们带的是异号电荷.方法一中,两种放电现象处于同一环境中(都用感应起电机),放电现象的差异对比明显,能给学生以鲜明生动的感性认识,有助于学生理解两种放电现象.方法二和方法三两实验,即具有方法一的优点,又能将看不到的“电风”的面目——带电粒子由验电器显示出来,并能检验形成“电风”的带电粒子的正负,使这一微观机制宏观化.课堂上,结合教学内容,让学生对上述现象进行分析、解释,更有助于学生深入理解尖端放电的本质,积累科学探索的方法,学生在思考解答中,使新旧知识融为一体,前者得以巩固,后者得以深化.参考文献1 赵凯华.电磁学.北京:高等教育出版社,19862 周泽存.高压电技术.水力电力出版社,19883 邹来智等.尖端放电为什么不“吸风”.物理通报,1998(3)4 杨志荣.关于“电风”的形成原因分析.物理通报,1998(1)5 秦学宽.奇异的物理现象“电风”.物理教学,1987(1)6 杨国亮.再论“电风”与烛焰的偏向问题.物理通报,1998(11)。
植物尖端放电原理
植物尖端放电原理嘿呀,小伙伴们,今天咱们来唠唠植物尖端放电这个超有趣的事儿。
你知道吗?植物啊,就像一个个小小的魔法生物,它们身上有着好多神奇的现象呢。
这尖端放电啊,就像是植物自己的小把戏。
想象一下,植物就像一个小小的发电厂,虽然发的电很微弱,但也是有那么个意思啦。
植物尖端放电的原理其实和物理里面的一些知识有关。
咱都知道,物体在空气中,周围的电场是会有变化的。
植物的尖端呢,就像是一个特别的小天线。
比如说像一些尖尖的树叶,或者是植物顶端那些细细的部分。
这个尖端的地方啊,电荷就特别容易聚集起来。
为啥呢?就像是人多喜欢往宽敞的地方走一样,电荷就爱往尖端这种特殊的地方跑。
你看啊,空气里本来就有好多小粒子在那晃悠呢。
当植物尖端的电荷聚集得越来越多的时候,就开始不安分啦。
这些电荷就想找个地方去释放自己的能量。
就像小朋友在屋子里憋久了,就想出去撒欢儿一样。
于是啊,这些电荷就开始向周围的空气放电啦。
这一放电啊,就会产生一些很奇妙的现象。
有时候呢,在那种特别安静、空气湿度又合适的环境下,你要是凑近了仔细观察,说不定还能感觉到一点点微弱的电流带来的小感觉呢。
虽然不会像被电插座电到那么强烈,但是就像是小蚂蚁在你手上轻轻爬过那种小酥麻。
而且啊,这个尖端放电对植物自己也是有好处的。
它就像是植物自己的一个小保护罩。
比如说啊,周围要是有一些灰尘啊,小的污染物啊,这放电产生的电场就像一个小扫帚一样,能把这些脏东西给赶跑一些。
这就好比植物给自己的小天地打扫卫生呢,让自己周围的环境能干净一点。
再说说那些生长在野外的植物吧。
它们周围的环境可复杂啦,有各种各样的微生物啊,还有一些可能对自己不太友好的小颗粒。
这尖端放电就像是植物的一个小魔法技能,帮助它在这个复杂的世界里更好地生存下去。
就像一个小勇士拿着自己的小宝剑,把那些可能伤害自己的东西给挡在外面。
还有哦,植物尖端放电在大自然这个大家庭里也是有它的角色的。
它会影响周围的小气候呢。
虽然这个影响很微小,但是就像小水滴汇聚成大海一样,众多植物的尖端放电加起来,说不定对一片小区域的空气湿度啊,电荷平衡啊,都有着自己的小贡献。
尖端放电的例子
尖端放电的例子
1. 你看那闪电,划过夜空的时候就像是天空在放烟花,这就是尖端放电啊!比如避雷针,它的顶端就是尖尖的,不就是为了更好地把电引走嘛!
2. 哎呀,想想静电现象,有时候脱毛衣噼里啪啦的,这也是一种小小的尖端放电呀!就像冬天脱毛衣时,那静电不就是电荷从毛衣的小线头那里跑出来的吗?
3. 大家都见过复印机吧,那里面的硒鼓在工作的时候也会有尖端放电呢!就好比硒鼓这个小家伙,通过它的小尖端,把电放出来完成复印工作啊!
4. 有没有注意到一些高压设备的尖端,那可真是尖端放电的常见场景啊!就像高压电线上那个尖尖的部分,随时都有可能来一场“放电表演”呢!
5. 其实在大自然中也有很多尖端放电的例子哟!比如森林里一些特别高的树的树梢,不就像是大自然的“放电尖端”吗?这不就像树在展示它独特的电之魅力嘛!
6. 还有一些特殊的实验装置,专门利用尖端放电来产生奇妙的现象呢!比如说那种能看到电火花的实验,不就是让我们亲眼目睹尖端放电的神奇嘛!
我觉得尖端放电虽然有时候不太起眼,但在很多地方都有着重要的作用呢!。
尖端放电实验报告
尖端放电实验报告标题:尖端放电实验报告一、实验目的:通过尖端放电实验,观察、测量和分析尖端放电现象,并探讨尖端放电的原理。
二、实验器材与材料:1. 尖端放电设备(包括高压电源、尖端电极等)2. 放电介质(例如空气、氮气等)3. 放电间隙测量仪器(例如电压表、钳型电流表等)4. 实验台板、导线等三、实验步骤:1. 搭建尖端放电实验装置:将尖端电极与高压电源相连接,保持一定的放电间隙,并将实验台板上的导线与电源相连。
2. 开启高压电源,以一定的电压施加在尖端电极上。
3. 分别使用空气、氮气等作为放电介质,记录并观察放电现象。
4. 使用放电间隙测量仪器,测量尖端放电的电压、电流等参数。
5. 尝试调节电压、放电介质等条件,观察对尖端放电现象的影响。
6. 测量和记录各种条件下的放电参数,并根据数据分析尖端放电的原理和规律。
四、实验结果与分析:1. 观察到尖端放电的现象,可以看到细长的电弧或火花从尖端电极处产生。
2. 通过测量尖端放电的电压和电流,分析其特性曲线,得到放电起始电压和放电电流等数据。
3. 实验结果表明,放电介质对尖端放电现象有一定的影响,氮气等非常规介质下比空气中的放电更加明显。
4. 调节电压、放电介质等条件可以改变尖端放电的性质和行为,进一步认识尖端放电的原理和规律。
五、实验结论:通过尖端放电实验,我们观察到了尖端放电的现象,并测量了其电压、电流等参数。
根据实验结果和数据分析,我们可以得出以下结论:1. 尖端放电是在高电场强度下,电极尖端周围的离子化气体发生电离而产生的现象。
2. 放电介质的种类和性质对尖端放电有一定的影响,非常规介质下尖端放电更加明显。
3. 放电前后的电压、电流等参数可以反映尖端放电的特性,通过调节电压、放电介质等条件可以改变尖端放电的性质和行为。
4. 尖端放电实验对于研究高电场下气体电离现象、气体放电等具有重要的实验意义和科学价值。
六、改进意见:1. 可尝试使用其他放电介质(如氩气、氦气等)进行尖端放电实验,探究不同介质下的尖端放电效应。
尖端放电[精品]
1109080330 农水111 肖江0000大学物理演示实验报告(二区)000一.实验名称:0000尖端放电演示实验0000二.实验仪器:0000JFD-1尖端放电设备000三.实验目的:000通过对本实验的演示和动手操作,了解空气电离现象产生的条件,知道尖端放电是电晕放电的一种形式,理解尖端放电的原理及其相关应用,了解尖端放电的危害。
同时,也培养了我们动手和动脑的能力。
000四.演示步骤:0001.把蜡烛放在演示仪的蜡烛台上,点燃蜡烛;0002.将放电尖端对准火焰,高压电源的一极接在放电尖端的另一边,开启高压电源并注意观察蜡烛火焰;0003.演示后,关闭电源。
000五.实验现象:000当电源电压达到较大值时,蜡烛火焰被吹灭。
000六.实验原理:000强电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电,它属于一种电晕放电。
它的原理是物体尖锐处曲率大,电力线密集,因而电势梯度大,致使其附近部分气体被击穿而发生放电。
如果物体尖端在暗处或放电特别强烈,这时往往可以看到它周围有浅蓝色的光晕。
通常情况下,空气是不导电的,但是如果电场特别强,空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力,有可能被“撕”开,这个现象叫做空气的电离。
由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷,空气就可以导电了,空气电离后产生的负电荷就是负离子,失去电子的电荷带正电,叫做正离子。
导体表面有电荷堆积时,电荷密度与导体表面的形状有关。
在凹的部位电荷密度接近零,在平缓的部位小,在尖的部位最大。
当电荷密度达到一定的量值后,电荷产生的电场会很大,以至于把空气击穿,空气中的与导体带电相反的离子会与导体的电荷中和,出现放电火花,并能听到放电声。
如高压线有轮廓的地方,就会出现尖端放电。
由于接到电源上,它一边放电,一边不停的提供放电需要的电荷,这种放电会持续下去。
000由于导体尖端处电荷密度最大,所以附近场强最强。
在强电场的作用下,使尖端附近的空气中残存的离子发生加速运动,这些被加速的离子与空气分子相碰撞时,使空气分子电离,从而产生大量新的离子。
尖端放电原理详细
尖端放电原理详细嘿,朋友们!今天咱来唠唠这个尖端放电原理。
你说啥是尖端放电呢?咱打个比方哈,就好比那天空中的云,有时候会带着电,这电就像个调皮的孩子,到处乱跑。
而地面上呢,要是有个尖尖的东西,比如一根高高的避雷针,这电孩子就容易被它吸引过去,顺着它就跑下来了,这就是尖端放电啦!你可别小瞧了这尖端放电,它在咱生活中作用可大着呢!就说那避雷针吧,要是没有它,那雷电可不得乱劈呀,多吓人呐!有了它,就把雷电引到安全的地方去了,保护了我们的房子呀、人呀啥的。
还有啊,在一些工厂里,也会利用尖端放电的原理呢。
你想想,那些微小的电荷,就像小蚂蚁一样,喜欢往尖尖的地方跑。
工厂就利用这一点,来处理一些特殊的工艺。
咱再说说自然界里,有时候你能看到一些奇怪的现象,比如在夜晚,一些草呀、树枝呀的尖端会发出微弱的光,这其实也是尖端放电的一种表现呢。
神奇吧?那为啥尖端就这么吸引电荷呢?这就好比一群人去抢东西,那尖尖的地方就特别显眼,电荷就都往那跑啦!这不是很容易理解嘛。
而且啊,尖端放电还能给我们带来一些有趣的现象。
比如说,有时候你拿个气球在头发上蹭一蹭,然后它就能吸住小纸片了,这其实也有点类似尖端放电的原理哦。
咱生活中还有很多这样的例子,只要你留心观察,就能发现尖端放电的奇妙之处。
你说,这大自然的奥秘是不是特别有意思?我们每天都生活在这些神奇的现象当中,却不一定都能发现呢。
所以呀,大家以后可得多留意身边的这些小细节,说不定哪天你就能发现一个新的尖端放电现象呢。
不要总是匆匆忙忙地过日子,偶尔放慢脚步,看看周围的世界,你会有不一样的收获哦。
尖端放电,就像一个隐藏在我们身边的小魔法,等待着我们去揭开它的神秘面纱。
它不只是一个科学原理,更是生活中的一份惊喜和奇妙。
让我们一起去探索它吧,感受它带给我们的乐趣和启示!总之,尖端放电原理可真是个有趣又有用的东西,咱可得好好了解了解它!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
maxwell作业——尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响
尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响电子专业张卓范泰安周艳飞尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响原理解释处于静电平衡状态的导体,导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面(这是因为,假设导体内部有电荷,导体内部的场强就不可能为零,自由电荷就会发生定向移动,导体也就没有处于静电平衡状态);在导体表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷(关于这一点,不妨设想一个极端情况的例子:一枝缝衣针,带电后由于同种电荷相互排斥,电荷自然要被“挤”到针的两端)。
导体尖端的电荷密度很大,附近的场强很强,空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动,把空气中的气体分子撞“散”,也就是使分子中的正负电荷分离。
这个现象叫做空气的电离(ionization)。
中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。
这些带点粒子在强电场的作用下加速,撞击空气中的分子,使它们进一步电离,产生更多的带电粒子。
那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷。
这个现象叫做尖端放电。
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
它是一个或几个尖锐的金属棒,保持与大地的良好接触。
当带电的雷雨云接近建筑物时,由于静电感应,金属棒出现与于云层相反的电荷。
通过尖端放电,这些电荷不断向大气释放,中和空气中的电荷,达到避免雷击的目的。
尖端放电会导致高压设备上电能的损失,所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。
夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕,俗称电晕,这是一种微弱的尖端放电。
建立模型圆弧尖端模型三角尖端模型仿真步骤打开Maxwell sv,新建Maxwell 2D工程。
slover选择Electrostatic;Drawing选择XY Plane。
1.绘制模型用画曲线,用Object→Polyline画直线和折线。
定义:三角尖端模型为one,红色;圆弧尖端模型为two,红色;水平板为ground,褐色;2.设置材料两个尖端和平行板材料均选为铜。
大学物理尖端放电演示实验Word版
实验名称:尖端放电演示内容:演示尖端放电原理的应用:避雷针。
仪器装置:高压电源、模拟避雷针装置。
【实验原理】当避雷针演示仪接通静电高压电源后,绝缘支架上的两个金属板带电了。
在极板间电压超过1万伏时,由于导体尖端处电荷密度大于金属球处,所以金属尖端附近形成了强电场,在强电场的作用下,空气分子被电离,致使极板和金属尖端之间处于连续的电晕放电状态,即尖端放电现象。
而金属球与极板间的电场不能达到火花放电的数值,故金属球不放电。
在实际应用中,尖端导体与大地相连接,云层中的电荷通过导体与大地中和,因而避免了人身和物体遭到雷电等静电的伤害。
如高层建筑物顶端都安有高于屋顶物体的金属避雷针。
【实验操作与现象】1.将静电高压电源正、负极分别接在避雷针演示仪的上下金属板上,把带支架的金属球放在金属板两极之间。
接通电压,金属球与上极板间形成火花放电,可听到劈啪声音,并看到火花。
若看不到火花,可将电源电压逐渐加大。
演示完毕后,关闭电源。
2.用带绝缘柄的电工钳将带支架的顶端呈圆锥状(尖端)的金属物体也放在金属板两极之间,此时金属球和尖端的高度一致。
接通静电高压电源,金属球火花放电现象停止了,但可听到丝丝的电晕放电声,看到尖端与上极板之间形成连续的一条放电火花细线。
若看不到放电火花细线,将电源电压提高。
演示完毕后,关闭电源。
【注意事项】1.由于电源电压较高,关闭电源后,不能完全充分放电,故每一步演示后都应取下电源任一极与另一极接头相碰触人工进行放电,以确保仪器设备和操作者的安全。
2.晴天演示电源电压应降低些,阴天演示电源电压应提高些。
3.静电高压电源是用一号电池供电,改变电池伏数(即改变电池电压输出电极位置),高压输出亦随之改变。
讨论:1.尖端放电跟火花放电孤立的导体处于静电平衡时,它的表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关,曲率越大的地方,面电荷密度也越大。
尖端上的面电荷密度很大的时候,尖端周围的电场就会很强。
空气中离散的带电粒子(电子或者离子)在这强电场的作用下作加速运动时就可能获得足够大的能量,以致它们和空气分子碰撞时,能使后者离散成电子或离子。
让孩子爱上科学的5个小实验
让孩子爱上科学的5个小实验
1、自由放电小实验:将一块金属板放入一模一样的长方盒中,在盒子
的一头放入一个金属棒,金属棒接触金属板,然后孩子们握住电池正
极(正极是那一端有箭头的伸出来的),负极(就是没有伸出接头的
电池盒)放在金属棒上。
接触之后,就会有一连串火花冒出,这就是
自由放电小实验,非常有趣,令孩子们惊叹不止,久而久之,孩子们
会对电学有一定的了解,也再来滴答乐。
2、牛顿研究小实验:孩子们把一个橡皮球拉长拉成1绳,然后弹出去,发现它的运动同时又飞又翔,而且还有一种升起的力量,这就是牛顿
研究小实验,通过这个实验,孩子们可以感受到牛顿的大名,还能验
证到引力场的存在,最后,孩子们会对物理学有更深的了解,为以后
深入学习打好基础。
3、案例研究小实验:收集一些简单易于观察的案例,让孩子们分析观察,比如积木、桥接桥梁或者其他实物,如此循环让孩子们去思考,
可以激发孩子们自发地思考,去拓展自己的知识;这种案例研究小实验,通过实际操作,还能使孩子们更加深入地理解科学知识,激发他
们兴趣,乐在其中。
4、精准测量小实验:让孩子们通过使用量角器、放大镜等实验工具进
行精准度的测量,给孩子们一种尝试去探索一些小小东西的感觉,把
一些看似很复杂的现象变得更加实际可感,让孩子知道科学其实很简单,也很有趣。
5、稳定平衡小实验:用垫子做成几块不同的形状(圆形的、三角形的),让孩子们把它们来回移动,看看它们能否处于稳定的静止状态,这是一个关于机械平衡的科学小实验,也是用孩子的观察功能完成的
一个小小实验,让他们分析和理解机械学中稳定性的概念,激发了他
们对科学技术的兴趣。
利用尖端放电原理的例子
利用尖端放电原理的例子
1. 你看那避雷针,不就是利用尖端放电原理吗?它高高地矗立在建筑物顶端,像个勇敢的卫士,专门吸引雷电,将电流导入大地,保护着建筑物和我们的安全呢!
2. 哎呀呀,静电消除器也是利用这个原理呢!就像一个神奇的小助手,在工业生产中默默地工作着,消除静电,让一切都变得顺畅起来。
3. 还有呢,你知道吗?高压验电器也是哦!它就像一个聪明的侦探,能够检测出高压是否存在,保障工作人员的安全,这多么了不起呀!
4. 嘿!你想想,火焰点火器不也是利用尖端放电原理嘛!它可以快速地点燃火焰,就像一个小小的魔法棒,带来光明和温暖,这可太有意思啦!
5. 哇哦,等离子扬声器也有它的功劳呀!它发出的声音清晰又响亮,就像在你耳边唱歌一样,给我们带来美妙的音乐享受呢!
6. 不得了啦,电子空气净化器也运用了呀!它就像一个勤劳的清洁工,把空气中的有害物质都清理掉,让我们能呼吸到新鲜干净的空气,多棒呀!
7. 瞧瞧,静电复印机也是利用尖端放电原理的呢!它能快速地复印文件,就像一个高效的小秘书,帮我们解决各种复印需求,真的很实用呢!
8. 哈哈哈,飞机的放电刷也是哦!它在飞行中保护着飞机的安全,就像一个小小的保护神,可千万别小看它呀!
我觉得尖端放电原理真的太神奇了,在我们生活的方方面面都发挥着重要的作用,给我们带来了很多便利和安全保障呢!。
尖端放电的实验研究
尖端放电的实验研究文/赵强尖端放电现象是静电学的重要内容,有不少文献对尖端放电的演示实验(主要指烛焰偏向实验)作了论述,但结论不一,且存在一些不妥.本文将从理论和实验两个方面对这一现象作一探讨,并结合有关文献观点谈一下笔者的分析,同时介绍笔者在教学中自创的新实验.以供同仁参考讨论.一、尖端放电原理[1]对尖端放电现象,教材通常的解释是:电荷在导体上分布时,导体的尖端处电荷最多,因而尖端附近的电场特别强.在尖端强电场的作用下,空气中残留的离子会发生激烈的运动.在激烈运动过程中,它们和空气分子相碰撞,会使空气分子电离,从而产生大量的新离子.与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端,与尖端上的电荷中和.与尖端上电荷同号的离子受到排斥,远离尖端形成“电风”.二、“电风”问题的理论分析[2]、[3]根据上面的解释,学生常提出这样的疑问:既然与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端,那么,这些离子流也应形成“电风”,它不是向外的“吹风”,而是指向尖端的“吸风”.不少文献的作者也持“吸风”的观点.尖端放电时有没有“吸风”现象呢?要解释这一问题,就应对气体放电的物理过程作进一步分析.绝对纯净、中性状态的气体是不导电的,只有在气体中出现了带电粒子(电子、正离子、负离子)以后,气体才可能导电,并在电场作用下发展成为各种形式的气体放电现象.空气中含有数量很少的带电粒子,它们在电场的作用下会被吸向与之异号的电极,形成电流.此电流值极小,只能看作是微小的泄漏.但如果电场足够大时,吸向电极的带电粒子就会有足够的动能撞击中性气体分子使之电离,即发生碰撞游离.游离出来的带电粒子又参加到撞击中去,于是游离过程就象雪崩似地增长起来,称为电子崩.电场足够大时,这种电子崩可不必依赖外界游离因素而仅由电场作用自行维持和发展,这就形成了自持放电,发生自持放电的最低电场强度称为临界场强.在大体均匀的电场中,各处的强场差异不大.任意某处形成自持放电时,电子崩所形成的空间电荷将促使其它部分电场增长,自持放电会很快发展到电极间的整个间隙,气隙即被击穿.击穿后的气隙间正负带电粒子分别顺着和逆着场强方向向电极运动,不会形成固定指向的“电风”,即不会有“吹风”或“吸风”现象.在尖端电极的情况下,放电的发展过程有所不同.当电压还比较低时,尖端处的电场强度就有可能超过临界场强,即发生自持放电,由于离尖端稍远处场强已大为减弱,故自持放电只能局限在尖端附近的空间内,不能扩展出去.于是撞击游离产生的大量正负带电粒子大都集中在尖端附近,距尖端不过几个毫米,这一小区域我们不防称之为游离区.这样与尖端电荷同号的的带电粒子受到排斥而离开游离区,飞向远方,形成“吹风”现象.相反,与尖端电荷异号的带电粒子,受到吸引而趋向尖,并与尖端上的电荷中和.这部分趋向尖端的带电粒子大都分布在范围很小的游离区内,因而不会对外部形成“吸风”现象.教材中,有关尖端放电的插图中将游离区画得过大,又没加文字说明,是造成学生提出“吸风”疑问的主要原因.三、“电风车”反冲运动的分析[4]用感应起电机的两个电极分别给“电风车”带电,即分别使“电风车”带上正电荷或负电荷.两种情形下,“电风车”都会背离尖端指向而旋转,这是由于尖端放电时形成的“吹风”的反冲作用.图1如图1所示,此时“电风车”的尖端受到三个力作用:(1)异号电荷的吸引作用;(2)同号电荷对尖端的排斥作用;(3)异号电荷被吸引到尖端中和时的碰撞作用.(1)和(3)对尖端的作用相反,可以抵消.但不论尖端电荷的正负,由于(2)的排斥作用的存在,就使得“电风车”做反冲运动.四、烛焰偏向的实验研究(一)文献观点“电风”作用下的烛焰偏向实验,是说明尖端放电现象和“电风”存在的常用方法.已有不少文献对烛焰偏向的机理进行了深入探讨,其中对尖端带正电荷时“吹开”烛焰的问题,都得出了相同的结论(这里不再探讨),但对尖端带负电荷时的烛焰偏向及解释说法不一.有人认为[4]、[5]:尖端放电时,空气被电离产生正离子和电子(虽然也有负离子,但和电子相比数量极少).由于正离子的质量和体积远大于电子的质量和体积,所以当正离子流、电子流对烛焰产生碰撞时,起主要作用的是正离子流.故尖端带负电荷时,形成所谓的“吸风”而使烛焰偏向尖端,他们似乎从实验中也得到证实.从前文对气体放电的物理过程分析可知,“吸风”现象是不存在的,对持“吸风”观点的人,纠其原因主要是他们对尖端放电时的“游离区”没作深入研究.尖端带负电荷时,烛焰偏向如何?实验中出现的“吸焰”现象是不是“电风”所为?又作何解释呢?下面就这些问题作一实验探讨.(二)实验及结果[6]为较全面地了解尖端带负电荷时烛焰偏向问题,实验时可在烛焰附近选取四个有代表性的点:A、B、C、D,如图2所示.图2 图3实验时,依次把尖端放入这四个点后,再用感应起电机(由转动快慢调节电压)或晶体管高压电源给导体带负电,得到如下实验结果.结果1将尖端置于A点,即离烛焰根部较近时,烛焰偏向如图3所示.可看到:电压较低时,尖端处的烛焰被“吸引”,烛焰顶端稍有偏离,如图3(a)所示;电压较高时(近20kV或更高),尖端上方且离尖端较近的烛焰被“吸引”,其余部分的烛焰是被“吹开”的,如图3(b)所示.结果2将尖端置于B点,即离烛焰根部较远时,烛焰偏向如图4所示,提高电压烛焰偏向更大一些.可见,这时的烛焰是被“电风”吹开的.结果3将尖端置于C点,即离烛焰上部较近时,随着电压由低到高,烛焰先是被尖端“吸引”一下后,再被“电风”吹成如图5所示的情况.图4 图5结果4将尖端置于D点,即离烛焰上部较远时,“电风”一致表现为把烛焰吹向远方.(三)实验结果分析由实验结果可知:尖端带负电荷时,烛焰总体表现为被“吹开”,但有时也被“吸引”.这是为什么呢?首先,我们应明确,烛焰明火部分正离子的密度比负离子大;形成尖端放电时有临界场强;放电“游离区”仅限于尖端附近几毫米的区域,且“电风”在“游离区”外.结果1的解释电压较低时,可分两种情形:(1)尖端末达到临界场强,又离烛焰明火接近.此时,表现为近尖端明火中的正离子和尖端负电荷相“吸引”;离开尖端稍远处,由于场强已很小,对烛焰上部的“吸引”作用已不明显.(2)尖端刚达到临界场强,相对讲放电较弱,形成的“电风”不强”.此时,近尖端处的明火小部分处于“游离区”,表现为近尖端处的正离子(含明火处的正离子和空气电离出的正离子)和尖端电荷相“吸引”.尖端稍远处,即烛焰上部受较弱“电风”作用,稍有倾斜.可见,电压较低时的“吸引”观点主要是由于近尖端处异号电荷间的作用,并非“电风”作为,更不能说成是“吸风”现象.持“吸风”观点的人实验中看到的应是电压较低时的情况.电压较高时,由于尖端离烛焰较近,烛焰小部分处于“游离区”,即处于“无风”区.此时,也表现为近尖端处正离子和尖端负电荷的“吸引”.烛焰下部稍远处,一方面受“电风”作用;另一方面,烛焰燃烧时带动热气流上升,使得近尖端下部空气电离的正离子因随热流上升而密度较小(与近尖端上部比),就表现出近尖端上部的烛焰被带负电的尖端“吸引”.对于烛焰上部,已超出“游离区”,是“吹风”所为.结果2和结果4的分析此时,烛焰处于“游离区”外,“电风”的作用,即大量电子流的碰撞使烛焰偏离.结果3的分析电压较低时,表现为“吸引”(参考结果1的解释).电压升高时,由于“电风”强烈,使得下部的烛焰偏离尖端较远,再加上热气流的上升作用,表现出烛焰上段先被“吸引”一下后,最终被“电风”吹开(明火C点处为数较少的正离子与尖端负电荷的“吸引”作用被掩盖).一旦离开尖端,C处烛焰便不会再被“吸”.五、尖端放电的创新实验对尖端放电现象,常以“电风车”的反冲运动或烛焰偏向实验来说明.在教学中,笔者又设计出三种演示方法,学生反映效果很好.方法一教师用感应起电机先演示火花放电,并提示学生在感应起电机转动较慢时,仍可产生点火花.再在感应起电机的一放电球上用线绑一缝衣针,调整电柄使针尖对着另一放电球,并使针尖和放电球间的距离与演示火花放电时两放电球间的距离差不多相等.此时,即使快速转动感应起电机,也无火花产生.方法二将两枚缝衣针固定在绝缘支架上(如用热针在蜡烛上穿洞固定);调整高度,使针尖对准两个验电器的金属球;针尖与金属球之间的距离约1—2cm,并使两验电器远离;用导线将感应起电机的两电极分别和两针相连(放电柄远离);转动感应起电机,可观察到:两验电器的指针立即张开;将两验电器的金属球相接触,发现指针张角变小甚至闭合.方法三在一验电器的金属球上放一长缝衣针(如用烧溶的蜡烛液粘上);把另一验电器的金属球对准针尖并相距1—2cm;用导线将感应起电极的一电极与针相连;转动感应起电机,可观察到:两验电器的指针张开,可验证它们带的是异号电荷.方法一中,两种放电现象处于同一环境中(都用感应起电机),放电现象的差异对比明显,能给学生以鲜明生动的感性认识,有助于学生理解两种放电现象.方法二和方法三两实验,即具有方法一的优点,又能将看不到的“电风”的面目——带电粒子由验电器显示出来,并能检验形成“电风”的带电粒子的正负,使这一微观机制宏观化.课堂上,结合教学内容,让学生对上述现象进行分析、解释,更有助于学生深入理解尖端放电的本质,积累科学探索的方法,学生在思考解答中,使新旧知识融为一体,前者得以巩固,后者得以深化.参考文献1 赵凯华.电磁学.北京:高等教育出版社,19862 周泽存.高压电技术.水力电力出版社,19883 邹来智等.尖端放电为什么不“吸风”.物理通报,1998(3)4 杨志荣.关于“电风”的形成原因分析.物理通报,1998(1)5 秦学宽.奇异的物理现象“电风”.物理教学,1987(1)6 杨国亮.再论“电风”与烛焰的偏向问题.物理通报,1998(11)。
物理学赏析-探索电学发展的奥秘
六、欧姆定律的建立
1926年,欧姆仿照傅立叶的热传导理论, 最后推导出如下公式: X=a/L 换成现在的物理符号表达就是: R=U/I
四、从定性到定量(库仑定律的发现)
库仑的电荷分布实验
法国工程师库仑(c.a.Coulomb,1736-1806) 曾做了下面这样一个检验导体上电荷分布的实 验。
四、从定性到定量(库仑定律的发现)
罗比逊实验 1769年,英国爱丁堡大学的约翰.罗 宾森(John Robiso,苏格兰人):设计 了一个杠杆装置,如图。利用活动杆所受 重力和电力的平衡,从支架的平衡角度求 电力与距离的关系。
三、 “天电”(雷电)的研究
费城实验----天电和地电的统一 富兰克林 40 岁时,观看了电学实验,于是产生了 一个想法,天上的电和地电是统一的吗? 1752年7月,一个雷雨天的上午,他将一个风筝放 到空中,风筝下有一根铁丝,铁丝下栓一根麻绳,麻 绳的下一端拴丝线,绳线接触处栓了一把钥匙。 同时他还把从云端“吸取”的电荷收集在莱顿瓶 中,并进行其他实验。 结果:铜钥匙充给莱顿瓶的电,与摩擦电性质完 全相同。
物理学赏析
——探索电学发展的奥秘
一、有趣的尖端放电
尖端放电也是一种常见的电现象。古代兵 器多为长矛、剑、戟,而矛、戟锋刃尖利,常 常可导致尖端放电发生,因这一现象多有记述 。如《汉书·西域记》中就有“元始中(公元3 年)……矛端生火”,晋代《搜神记》中也有 相同记述:“戟锋皆有火光,遥望如悬烛”。 避雷针是尖端放电的具体应用,我国古代地采 用各种措施防雷。古塔的尖顶多涂金属膜或鎏 金,高大建筑物的瓦饰制成动物形状且冲天装 设,都起到了避雷作用。
三、 “天电”(雷电)的研究
风 筝 实 验 图
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几个有趣的尖端放电实验
我们知道在静电学中,导体带电
时,导体表面突出和尖锐的地方,电荷分布比较密集,使其附近形成很强的电场。
导体尖端附近空气中残留的正负离子在强电场的作用下发生剧烈的运动,并与空气中的气体分子碰撞,将空气分子电离成许多新的正负离子,那些与尖端带同种电荷的离子,受到排斥,远离尖端,形成“电风”。
与尖端带异种电荷的离子受到吸引,奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷,这就是尖端放电。
利用尖端放电现象,我们可以完成几个有趣的实验。
(1)可以这样使水带电
实验装置如图1所示,将缝衣针固定在有机玻璃棒上,玻璃棒用夹子固定在铁架台上,针下方放一只盛满清水的塑料盆,塑料盆放在绝缘板上针尖端距水面约5cm~10cm,用导
线将针与感应起电机的一极相连,再将一根导线一端与验电器相连,另一端裸露部分插入水中。
转动起电机,由于针的尖端放电,使水带上同种电荷,验电器箔片逐渐张开。
(2)模拟静电除尘
实验装置如图2所示,取圆形铝板一块固定在绝缘支座上(绝缘支座可用玻璃棒固定在底座上制成,在中学物理实验室中易找到,本文后几个实验中均用到绝缘支座),将缝衣针装上塑料棒后固定在铁架台上,调节铝板与针尖端间距6cm~8cm,用导线将铝板和缝衣针分
别与感应起电机相连,将点燃的蚊香放在铝板和针之间。
让起电机起电,使铝板和缝衣针带
电,蚊香烟被铝板吸附,若停止起电,烟又袅袅上升。
(3)旋转的风车
取两个易拉罐,剪一部分铝皮,将铝皮碾压平整,剪出一直径约8cm的圆,再剪成图3a样式的风车,尽量使叶片对称,在其中心处打一小孔,嵌上子母扣作支撑轴承,取缝衣针固定于绝缘支座上,针尖端顶在子母扣的凹坑处,实验装置如图3b所示。
实验时,用导线将针与起电机一极相连,转动起电机,起电后,由于叶轮的尖端放电,在反冲作用下,风车
旋转起来。
(4)电风驱动的纸杯
取一个一次性的薄纸杯,在杯底中心处打一小孔,嵌上子母扣作支撑轴承。
取自行车辐条一根,一端挫尖,另一端固定于小木块上,尖端顶在子母扣的凹坑里,再取两片大些的易
拉罐铝皮,碾压平整,分别剪成长约10cm,宽约4cm的长方形,而后剪成排针状,将两个排针用塑料夹固定在绝缘支座上,整个实验装置如图4所示。
排针尖距纸杯约1cm,两
个排针的尖端指向纸杯的切线方向,实验时,用两根导线分别将两排针与起电机相连,不断摇动起电机。
由于排针的尖端放电,形成两股电风从两侧吹向纸杯,纸杯旋转起来。
本实验
在较干燥的天气里进行,容易成功。
(5)点不着的酒精棉
如图5所示,将两个装有绝缘柄的圆形薄铝板(可用易拉罐皮制作)用夹子一上一下固定在绝缘支座上,板面平行,间距约4cm。
将玻璃棒固定在支座上,用导线把两板分别与起电
机两极相连。
实验时,取一块浸了酒精的脱脂棉球,放在下板上,不断摇动起电机,棉球与上板间出现啪啪的放电声,片刻,酒精棉将被电火花点燃。
上述实验中,若将比棉球稍高的针状金属物(如图钉)放在下面金属板上,摇动起电机,同样的酒精棉无法点燃,此实验也可用来说明避雷针的原理。