利用电火花计时器、螺丝刀来演示尖端放电原理

利用电火花计时器、螺丝刀来演示尖端放电原理

山东省邹城市第一中学物理组陈霞

电火花计时器可以输出几千伏的脉冲高压，利用它产生的高压放电来演示尖端放电的现象、避雷针的原理，轻便安全，效果明显。可作为教具、学生分组实验、益智玩具使用。

传统的实验器材是采用用高压感应圈放电或感应起电机作为高压电源，不仅笨重、而且电压太高有触电危险，每次演示后都需要利用导线放电。下面是原来器材的照片及说明书。

“说明书：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。

3．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。”

我将电源改为电火花计时器，尽管电压达到几千伏，但因为是脉冲高压，相当于高电压、微电流，对人体是安全的。本实验采用了一面敷有导电纸的装饰材料作为极板，轻便且易于获取，价格便宜，其另一面为绝缘材料，增强了安全性能。

实验时只需要两个等高的螺丝刀，螺丝刀可以用双面胶固定在下极板上。首先在两极板间直立放置十字花螺丝刀，接通电源，会发现它与上极板间发生火花放电。然后断开电源，在放置上平口螺丝刀，会发现放电路径改为了平口螺丝刀的两个尖端，而原来放电的十字花螺丝刀与极板间不再发生放电现象。原因是尖端更容易放电。这也正说明了避雷针的原理。由于本实验的现象直观，制作简便，安全便携，在在2010 年第九届全国中学物理教师教学

大赛自制教具评比活动中荣获一等奖。