学物理演示实验报告

学物理演示实验报告--避雷针

一、演示目的气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。二、原理首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多（尖端电极处），两极之间的电场越强，空气层被击穿。反之越少（球型电极处），两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。三、装置一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。四、现象演示让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。接着让尖端电极与平板电极之间的实验六十五跳环式楞次定律

【实验目的】

利用通电线圈及线圈内的铁芯所产生的变化磁场与铝环的相互作用，演示楞次定律。

【实验器材】

楞次定律演示仪，铝环（3个）。如图65-1所示。

开口环闭合环底座

带孔环

图 65-1

【实验原理】

当线圈通有电流时，在铁芯中产生交变磁场，穿过闭合的铝环中的磁通量发生变化。根据楞次定律，套在铁芯中的铝环将产生感生电流，感生电流的方向与线圈中的电流方向相反。因此与原线圈相斥，相斥的电磁力使得铝环上跳。

【实验操作与现象】

1．闭合铝环的演示

打开演示仪电源开关，将闭合铝环套入铁棒内按动操作开关。当操作开关接通时，则闭合铝环高高跳起，保持操作开关接通状态不变，闭合铝环则保持一定高度，悬在铁棒中央。断开操作开关时，闭合铝环落下。

2．带孔铝环的演示

把闭合铝环取下，将带孔的铝环套入铁棒内按动操作开关。当操作开关接通时，则带孔的铝环也向上跳起，但跳起的高度没有闭合铝环高。保持操作开关接通状态不变，带孔的铝环也保持一定高度，悬在铁棒中央某一位置，但还是没有闭合铝环悬的高。断开操作开关时，带孔的铝环落下。这是由于带孔的铝环产生的感生电流没有闭合铝环大，所以带孔的铝环没有闭合铝环跳的高。

3．开口铝环的演示

把带孔的铝环取下，将开口铝环套入铁棒内按动操作开关。当操作开关接通时，开口铝环静止不动。这是由于开口铝环没有形成闭合回路，无感生电流，没有受到电磁力的作用，故静止不动。

4．演示完毕后，关闭楞次定律演示仪电源。

【注意事项】

不要长时间按动操作开关，以免使线圈过热而损坏。

阻尼摆与非阻尼摆

【实验目的】

演示涡电流的机械效应。

【实验器材】

阻尼摆与非阻尼摆演示仪，如图66-1所示。其中①直流电源接线柱；②矩形磁轭，作用是当线圈中通有直流电源时，可在磁轭两极缝隙中间产生很强的磁场；③支撑架；④摆架；⑤非阻尼摆；⑥横梁；⑦阻尼摆；⑧线圈；⑨底座。直流稳压电源。

【实验原理】

处在交变电磁场中的金属块，由于受变化电磁场产生的感生电动势作用，将在金属块内引起涡旋状的感生电流，把这种电流称为涡电流。

在图66-1所示的实验装置中，但金属摆在两磁极间摆动时，由于受切割磁力线运动产生的动生电动势的作用，也将在金属摆内出现涡电流。

根据安培定律，当金属摆进入磁场时，磁场对环状电流的上、下两段的作用力之和为零；对环状电流的左、右两段的作用力的合力起阻碍金属摆块摆进的作用。当金属块摆出磁场时，磁场对环状电流的左、右两段的作用力的合力则起阻碍金属摆块摆出的作用。因此，金属摆总是受到一个阻尼力的作用，就像在某种粘滞介质中摆动一样，很快地停止下来，这种阻尼起源于电磁感应，故称电磁阻尼。

若将图66-1中的金属摆制成有许多隔槽的，使得涡流大为减小，从而对金属摆的阻尼作用变的不明显，金属摆在两磁极间要摆动较长时间才会停止下来。

电磁阻尼摆在各种仪表中被广泛应用，电气机车和电车中的电磁制动器就是根据此原理而制造的。

【实验操作与现象】

图 66-1

1．把稳压电源输出的正负极连接到阻尼摆与非阻尼摆演示仪的直流电源接线柱，阻尼摆按图66-1所示接好。

2．打开稳压电源电源开关，先不要打开稳压电源的“输出”开关，即不通励磁电流，让阻尼摆在两极间作自由摆动，可观察到阻尼摆经过相当长的时间才停止下来（不考虑阻力）。

3．再打开稳压电源的“输出”开关，电压指示为28伏，此时在磁轭两极间产生很强的磁场。当阻尼摆在两极间前后摆动时，阻尼摆会迅速停止下来，说明了两极间有很强的磁阻尼。解释现象。

4．将带有间隙的类似梳子的非阻尼摆代替阻尼摆作上述2和3的实验，可以观察到不论通电与否，其摆动都要经过较长的时间才停止下来。为什么？

【注意事项】

1．操作前应把矩形磁轭和支撑架调整到位，确保摆动顺畅。

2．注意不要长时间通电，以免烧坏线圈。

实验六十七通电、断电自感现象

【实验目的】

演示通电、断电自感现象，了解产生自感的原因。

【实验器材】

通电、断电自感演示仪。

【实验原理】

线圈中电流i发生改变时，通过自身回路的磁通量ψn发生变化，从而产生自感电动势。理论计算表明

εi??Ldi （67-1） dt

式中L称为自感系数（电感）。

由式（67-1）可知，在通电时，因为自感作用使的电流缓慢增加。当在断电瞬间，因为di相当大，从而产生一个相当高的自感电动势。 dt 实验原理图如67-1所示， ~220V交流电压经变压器降压、桥式全波整流电容滤波之后输出直流电源E。由于通电的一瞬间、电感L会产生一个自感电动势。同样，断电的瞬间，电感L也会产生一个自感电动势。

K1

+ E ~220伏

K

图 67-1 L L2

【实验操作与现象】

1．通电自感现象

首先将K1、K2断开，再接通交流电源，按下K1开关，同时观察灯泡L1和L2亮的顺序。可看到当K1接通的瞬间，灯泡L1先亮，灯泡L2滞后L1才亮。这是由于K1接通瞬间，L1直接并接在电源E上，所以接通后，它马上就亮；而L2是与电感L串联之后才并接在电源上的，电感L会产生一个自感电动势，使得L2滞后于L1。这就充分说明了通电时的自感现象。为了看的清楚可以反复将K1接通和断开。

2．断电自感现象

将K1、K2断开，接通交流电源，按下K1开关，此时灯泡L1和L2都亮着，可顺便观察通电自感现象。将K2合上，即将L2短路，再把K1断开，即断开直流电源E，同时注意观察。可以发现在断电的瞬间，L1突然亮了一下，比正常通电时还亮，这就是断电自感现象。由于，断电的瞬间，电感L也会产生一个自感电动势，并通过L1放电，使得L1发光。为了观察清楚，可以反复将K1通断。