實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^演示來了解弧光放電的原理

　　實(shí)驗(yàn)原理：給存在一定距離的兩電極之間加上高壓，若兩電極間的電場達(dá)到空氣的擊穿電場時，兩電極間的空氣將被擊穿，并產(chǎn)生大規(guī)模的`放電，形成氣體的弧光放電。

　　雅格布天梯的兩極構(gòu)成一梯形，下端間距小，因而場強(qiáng)大(因)。其下端的空氣最先被擊穿而放電。由于電弧加熱(空氣的溫度升高，空氣就越易被電離, 擊穿場強(qiáng)就下降)，使其上部的空氣也被擊穿，形成不斷放電。結(jié)果弧光區(qū)逐漸上移，猶如爬梯子一般的壯觀。當(dāng)升至一定的高度時，由于兩電極間距過大，使極間場強(qiáng)太小不足以擊穿空氣，弧光因而熄滅。

　　簡單操作：打開電源，觀察弧光產(chǎn)生。并觀察現(xiàn)象。(注意弧光的產(chǎn)生、移動、消失)。

　　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

　　兩根電極之間的高電壓使極間最狹窄處的電場極度強(qiáng)。巨大的電場力使空氣電離而形成氣體離子導(dǎo)電，同時產(chǎn)生光和熱。熱空氣帶著電弧一起上升，就象圣經(jīng)中的雅各布(yacob以色列人的祖先)夢中見到的天梯。

　　注意事項(xiàng)：演示器工作一段時間后，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，自動斷電，稍等一段時間，儀器恢復(fù)后可繼續(xù)演示，

　　實(shí)驗(yàn)拓展：舉例說明電弧放電的應(yīng)用

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)報告3

　　院系名稱： 紡織與材料學(xué)院

　　專業(yè)班級：輕化工程11級03班

　　姓 名：梁優(yōu)

　　學(xué) 號：

　　魚洗

　　實(shí)驗(yàn)描述：

　　魚洗是中國三大青銅器之一，在魚洗內(nèi)注入清水后摩擦其兩耳，如果頻率恰當(dāng)，就會出現(xiàn)水面產(chǎn)生波紋，發(fā)出嗡嗡的聲音并有水花躍出的現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)表明，濕潤的雙手比干燥的雙手更容易引起水花飛躍。

　　實(shí)驗(yàn)原理：

　　魚洗的原理應(yīng)該是同時應(yīng)用了波的疊加和共振。摩擦的雙手相當(dāng)于兩個相干波源，他們產(chǎn)生的水波在盆中相互疊加，形成干涉圖樣。這與實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象相同。按照我的分析，如果振動的頻率接近于魚洗的固有頻率，才會產(chǎn)生共振現(xiàn)象。通過摩擦輸入的能量才會激起水花。

　　令人不解的是，事實(shí)上魚洗是否能產(chǎn)生水花與雙手的摩擦頻率并沒有關(guān)系。在場的同學(xué)試著摩擦的時候，無論是緩慢的摩擦還是快速的摩擦，都能引起水花四濺。通過查閱資料得知，魚洗的原理其實(shí)是摩擦引起的自激振動。（就像用槌敲鑼一樣，敲擊后鑼面的振動頻率并不等于敲擊頻率。）外界能量（雙手的摩擦）輸入魚洗時，就會引起其以自己的固有頻率震動。（正如在鑼面上敲一下。）

　　為什么濕潤的雙手更容易引起魚洗的振動呢？從實(shí)踐的角度，可能是因?yàn)闈駶櫟碾p手有更小的摩擦系數(shù)，因?yàn)槟Σ疗饋砀�流暢，不會出現(xiàn)干燥雙手可能會出現(xiàn)的“阻塞”情況，這只是我個人猜想，并沒有發(fā)現(xiàn)資料有關(guān)于這方面的討論。

　　離心力演示儀

　　實(shí)驗(yàn)描述：

　　離心力演示儀是一個圓柱形儀器，中間有一個細(xì)柱，細(xì)柱穿過一段閉合的硬塑料帶上的兩個正對小孔。塑料帶的一段固定，靜止時，系統(tǒng)為一個豎直平面的圓，中間由細(xì)柱傳過。當(dāng)摁下儀器上的按鈕時，細(xì)柱帶動塑料帶在水平面旋轉(zhuǎn)起來。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度增大時，可以看到塑料帶的自由端延細(xì)柱向下運(yùn)動，整個塑料帶變成旋轉(zhuǎn)的橢圓形狀。

　　實(shí)驗(yàn)原理：

　　離心力是一個慣性力，實(shí)際上是并不存在的。繞旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動的物體有脫離中心延半徑方向向外運(yùn)動的趨勢，產(chǎn)生這種趨勢的力即稱為離心力。當(dāng)啟動儀器時，塑料帶各部分均作水平方向的圓周運(yùn)動，所需要的向心力由臨近部分的塑料小段的拉力的徑向分力提供。每一個塑料小段均收到來自前后兩個塑料小段的拉力。由于塑料帶下端是固定的，因此在塑料帶的下半部分，每個塑料小段的受力均可分解成提供向心力的徑向分力和豎直向下的分力。對其上半圓部分也有類似的結(jié)果，我個人認(rèn)為，塑料帶一段固定是這個儀器最重要的條件，這樣塑料帶的下半部分的受力結(jié)果才能確定，進(jìn)而上半部分每個塑料小段所受的兩個拉力的關(guān)系才能確定。在豎直向下的分力作用下，塑料帶被壓扁成為旋轉(zhuǎn)的橢圓。

　　輝光球

　　實(shí)驗(yàn)描述：

　　輝光球是圓形球體，實(shí)驗(yàn)室中還有一個為圓盤形狀。工作時會發(fā)出動感絢爛的五彩輝光，有一種魔幻效果。仔細(xì)觀察輝光球，可以看到其中的氣體，藍(lán)色的一個輝光球尤為明顯。當(dāng)將手指放上去時，手指接觸球體的部分會被輝光點(diǎn)亮，同時球中會有一縷氣體與碰觸的位置連接，十分美麗。另外觀察得知，如果用筆、尺子等其他物體接觸輝光球，也會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，但強(qiáng)度與用手指接觸相比小得多。

　　實(shí)驗(yàn)原理：

　　輝光球的另一個名稱是電離子魔幻球，顧名思義，它的工作原理與電離有關(guān)。經(jīng)查資料得知，稀薄的稀有氣體在高頻的強(qiáng)電場作用下會發(fā)生電離作用。而從生活中的霓虹燈得知，稀有氣體如果電離，則會發(fā)光，具體的顏色與氣體種類有關(guān)。根據(jù)查到的資料了解，在我們的實(shí)驗(yàn)室的輝光球中，發(fā)出紅綠藍(lán)三色輝光的圓盤可能充有He，

　　Ne

　　和Xe，藍(lán)色的輝光球中可能充有Ar。在人手觸摸輝光球時，由于人體和大地相連，人觸摸的位置的電勢與大地的電勢相等，整個輝光球的電場分布不再均勻，手指碰觸的地方有更低的電勢，所以會更加明亮，同時，輝光球中央的電極與人手之間的電勢差會更大，因而形成的輝光弧線會一直跟隨人的手指。

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)報告4

　　一、演示目的

　　氣體放電存在多種形式，如電暈放電、電弧放電和火花放電等，通過此演示實(shí)驗(yàn)觀察火花放電的發(fā)生過程及條件。

　　二、原理

　　首先讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。這是由于電荷在導(dǎo)體上的分布與導(dǎo)體的曲率半徑有關(guān)。導(dǎo)體上曲率半徑越小的地方電荷積聚越多(尖端電極處)，兩極之間的電場越強(qiáng)，空氣層被擊穿。反之越少(球型電極處)，兩極之間的電場越弱，空氣層未被擊穿。當(dāng)尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離時，其間的電場較弱，不能擊穿空氣層。而此時球型電極與平板電極之間的距離最近，放電只能在此處發(fā)生。

　　三、裝置

　　一個尖端電極和一個球型電極及平板電極。

　　四、現(xiàn)象演示

　　讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。接著讓尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離，放電在球型電極與平板電極之間發(fā)生

　　五、討論與思考

　　雷電暴風(fēng)雨時，最好不要在空曠平坦的田野上行走。為什么?

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