大学物理实验报告

大学物理演示实验报告

-------电磁学部分实验物理和理论物理是物理学的两大组成部分，其发展共同形成整个物理学史的前进足迹，二者相互促进、共同发展。当实验物理中有新的发现、出现新的结果时，就会激励和促进理论物理研究出现新的模型、理论，使人类对自然规律的探索向广深推进。大学物理演示实验更是激发了同学们的试验兴趣和热情，通过奇妙的物理实验增进我们的理论学习！

而上周我们进行了本学期以来的第二次物理演示实验，本次的物理演示实验内容主要是电磁学部分，虽然说在大学电磁学这部分的知识我们还没有接触，不过凭借着在高中所学习的电磁学知识，我们还算是能够入门。经过了这次的物理演示实验，我想在我的收获中最大的就是对电磁学有了具体的了解。在高中的时候，虽然说我们也学习了电磁学这方面的知识，但是我们对于这方面的知识只是停留在理论的层面上，对于电磁学的知识并没有太多的直观的认识。而这次的物理演示实验让我对于曾经看不见摸不着的电磁学有了具体的了解，让我对以后大学物理电磁学的学习有了更大的兴趣和动力。

经过了这次物理演示实验，我想很有必要进行一下这方面的总结，以便于在以后的大学物理的电磁学的学习上有更大的帮助。（由于实验项目较多，我选择了几个我觉得比较好的实验进行说明）

【实验总结与归纳】

（一）电介质的极化

【目的】演示电介质在电场中的极化。

【仪器】静电高压电源；立式平板电容；纸人。

【操作与原理】

如下图所示。将立式平板电容器的上下极板分别与静电高压电源两极相连。打开开关，拔动旋钮5至50（5000

至50000伏），使电容器上下极板

带电，这样在两极板间形成电场。

把剪好的纸人放入电场中，由于纸

人在电场中被极化，每一个偶极子都在电场方向排列，所以纸人在空中总保持伸直状态。当纸人碰到某一极板时，由于接触端与极板带了同种电荷而被排斥，使纸人又向另一极板跳去。这样纸人便在两极板间不停的跳起舞来。

（二）高压带电作业

【目的】：演示高压带电作业，用以说明电位、电位差和等电位的概念。

【仪器】：感应圈（6V,DC）；铁塔模型；绝缘凳；铝板及挂钩；试电棒。

【原理和操作】：

将高压铁塔模型上的输电线与感应圈一极相连。

打开感应圈开关。表演者立于地上，手持试电棒短暂接触塔上铜线，可见试电棒中放电管起辉，说明输电线与地之间有很高的电位差，因而此时人不可直接接触电线。

表演者站到绝缘凳的铝板上，将

与铝板相连的导线挂钩挂在高压

线上。于是，表演者与高压线电

位相同，用试电棒接触高压线，

棒中放电管不亮。这时表演者可

以随意接触高压线，进行不停电

的检修作业，这就是高压带电抢

修的原理。站在绝缘凳上的表演

者若用试电棒接地，则放电管发亮，说明表演者与地之间有很高的电位差。（此时表演者不可接触与地相连的导体，否则会触电。若表演者接触在地面上的人则两人同时触电。）

表演完毕后，注意切不可从凳上直接下来，必须先将铝板上的导线挂钩从高压线上摘下，然后才能从凳上走下来。

（三）静电除尘

【实验目的】：演示静电在工业生产上的一种

应用。

【实验用具】：感应起电机；烟囱模型；火柴；

发烟材料。

【实验方法】 : 将烟囱内作为两极的铜线分

别与起电机两极连接。将发烟材料点燃，放

入烟囱底部，可以看到浓烟从烟囱里冉冉升

起，自顶端逸出。摇动起电机，烟囱顶端立

即停止冒烟，且烟囱内部也由烟雾弥漫而变

得清澈干净。这是因为烟囱内部形成的电场

靠近轴处较强，空气分子在强电场中电离，

形成正负离子，这些离子与烟粒相遇，使烟

粒分别带上正负电荷，它们在电场作用下，沉积在玻璃壁和中心铜线。

（四）避雷针原理

【实验目的】：观察尖端电晕放电现象；理解尖端电晕放电的应用：避雷针。【实验仪器】：高压电源，绝缘支架，金属圆板，球状铜块，锥状铜块，电工钳。

【实验原理】：

根据静电平衡理论,带电导体达

到静电平衡时，整个导体是等势体,

表面是等势面，所带净电荷只能分布

在导体表面,且曲率半径小的地方电

荷密度大，而导体表面某处的电荷面

密度与当地紧邻处表面外侧的电场

成正比。对于导体的尖端，其曲率半

径极小，因而电荷面密度极大，因此尖端邻域有极强的电场，在此极强电场的作用下，空气中残留的离子会发生激烈运动，并与空气分子相碰而使空气分子电离,引起气体击穿导电并发光，由此产生尖端电晕放电现象。由于尖端放电，导体上的电荷会不断流失，因而导体上的电荷就不再积累得足够多而产生火花放电，也就是尖端放电的结果，使两极间的电压不能达到火花放电的数值。若在建筑物上安装这种尖端导体，则在雷雨季节，建筑物上的尖端导体和雨中云层间连续产生尖端电晕放电，使雨中云层中的电荷与建筑物感应上来的异号电荷通过尖端导体的电晕放电中和掉，从而使建筑物不致积累过多的电荷而遭雷击，装在建筑物顶上防止雷击的尖端导体就是避雷针。避雷针就是利用尖端电晕放电来避免强烈的火花放电的原理制成的。

【实验步骤】：

1、将两个绝缘支架上的两块金属园板与高压电源的两输出端相连，在下板上放一铜块，铜块上部呈球状，调节板距，使铜球顶部距上板1 cm左右；

2、打开电源，当两极板间电压超过10千伏时，铜球与上板间形成火花放电，放电后，两极板间电压下降，放电会暂时熄灭，待电压恢复后又再行放电，因此火花放电具有间歇性，上述过程重复出现，使铜球与上板间处于连续的火花放电状态，可看到跳动的火花，并听到噼啪声，这就是“雷击”模型；

3、用带绝缘柄的电工钳将一个顶端锥状的铜块放在下园板上（为了比较，两个铜块等高），此时上述铜球与上板之间的火花放电现象立即停止，同时在锥状铜块与上板之间隐约笼罩着一层光晕，叫电晕，且可听到咝咝的电晕放电声，这就是尖端电晕放电现象。当尖端电晕放电的电晕层逐步扩大到附近其他导体时，电晕放电便过渡到火花放电，也就是说，尖端电晕放电是一种不完全的火花放电，而用尖端电晕放电现象取代“雷击”时的火花放电，就可以达到避雷的目的；

4、演示完毕后，先关掉电源开关，再用导线放电。

（五）鸟笼演示静电屏蔽

【实验目的】：观察金属笼(鸟笼)的静电屏蔽现象。

【实验仪器】：高压电源，鸟笼，导线，接地线。

【实验原理】：

根据静电平衡理论,空腔导体本身带静电与其处于腔外电场作用下，发生静电感应并达到静电平衡一样，空腔导体的内部空间不受导体外电场的影响，整个空腔导体是等势体,表面是等势面，且空腔导体的内部空间无所带净电荷, 所带净电荷只能分布在导体表面。若导体空腔中原本无电荷，则导体内部空间的电场始终为零，净电荷也只能分布在导体外表面，而静电平衡时导体内部空间的场强为零这一规律在技术上应用的效果就是静电屏蔽。本实验以鸟笼作为空腔导体，用

高压电源使鸟笼带电，因

此净电荷仅存在于笼体外

表面，笼内无电场，由此

可直观演示静电屏蔽现

象。

【实验步骤】：

1.把高压电源的输出

线连接到实验用的

金属鸟笼的导体座