文档介绍：大学物理电磁学演示实验实验报告
避雷针
常规防雷电可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防雷电。防直击雷电的避雷装置一般由三部分组成，即接闪器、引下线和接地体；接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。以避雷针作为接闪器的防电滚筒，则转动得较慢。
下面谈一下我对这个问题的思考过程。针对上述实验现象，可以提出两种解释假设：一，该现象主要由尖针尖端放电产生的“电风”带动滚筒转动引起；二，该现象主要由尖针与滚筒静电感应产生的电场引起。
首先看一下两种假设对滚筒的顺时针转动这一现象如何解释。如果假设一成立，显然，尖端放电产生的“电风”的确会相对圆心对滚筒产生一个力矩的作用，从而引起滚筒顺时针转动，所以假设一这时与实验未出现矛盾；如果假设二成立，当C为导体的静电滚筒时，A，B之间加上电压瞬间，滚筒表面应该马上会感应出相应的电荷，由对称性，整个滚筒两端受静电引力水平冲外，滚筒处于稳定平衡状态（如下图1），应该不会转动才对，即使给了滚筒一个微小的扰动，由于静电感应的速度极快（达10ˉ9 s），滚筒的稳定平衡状态会很快恢复，滚筒根本转不起来。这时，假设二与实验之间出现了很大的矛盾。
事实上，对于假设二，如果C为电介质的静电滚筒，那么解释起来会出现更大的出入。如上图，A为正极，B为负极，C为电介质的静电滚筒。刚开始时，滚筒会对称性地感应出极化电荷（如上图2），现在给滚筒一个顺时针的微小扰动，由于电介质的极化速度比较慢，滚筒表面局部区域的电荷没有来得及改变，出现如上图3的情形，对称性地分析一下可知，此时滚筒受到总的静电引力产生的力矩恰恰是阻止滚筒顺时针转动的，滚筒应该转不起来才对。可实验事实是，滚筒顺时针转动得很快。这样看来，假设二又遇到了很大的问题，再结合前面的分析，基本上就可以排除假设二了。
以下看一下假设一是如何很好地解释所有实验现象的。前面解释了滚筒的顺时针转动。按照假设一的想法，转动的方向应该与A，B电极的调换没有关系，即滚筒应仍顺时针转动——实验事实是，调换正负极，滚筒仍然顺时针转动，恰好验证了这一点；另外，既然由“电风”带动滚筒转动，那么如果撤去一个电极，只留下一排尖针的话，滚筒应该还是会顺时针转动，只不过转得慢一些而已
——探索实验的结果也恰好验证了这一点。
最后，解释一下滚筒不同材料时转速不同的现象。以A正B负为例，
如上图，若C为导体的静电滚筒，根据前面的分析，滚筒表面可以随时看做存在对称的感应电荷，这种静电吸引力有使滚筒恢复稳定平衡的趋势，因而会阻碍滚筒的转动，所以转速会相对较慢。若C为电介质的静电滚筒，根据前面的分析，虽然刚开始运动时会有一个反向力矩阻碍转动，但随着转动的继续，滚筒表面极化的正负电荷“混在一起”，表现出来就好像表面没有极化电荷一样，反向力矩的阻碍作用慢慢消失，所以转速会相对较快。
综上所述，假设一，即尖端放电引起的“电风”是引起静电滚筒实验现象的主要原因，假设二即感应电荷的作用处于次要地位，仅仅影响转动速度的大小。
雅格布天梯
原理：
无论是在稀薄气体、金属蒸汽或大气中，当回路中电流的功率较大时，能够提供足够大的电流，使气体击穿，伴随有强烈的光辉，这时所形成的自持放电的形式是弧光放电。
弧光放电是指呈现弧状白光并产生高温的气体放电现象。无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中，当电源功率较大，能提供足够大的电流（几安到几十安），使气体击穿，发出强烈光辉，产生高温（几千到上万度），这种气体自持放电的形式就是弧光放电。通常产生弧光放电的方法是使两电极接触后随即分开，因短路发热，使阴极表面温度陡增，产生热电子发射 。热电子发射使碰撞电离及阴极的二次电子发射急剧增加，从而使两极间的气体具有良好的导电性。弧光放电的特征是电压不高，电流增大的两极间电压反而下降，有强烈光辉。
还有一种弧光放电叫做冷阴极弧光放电，阴极由低熔点材料（如***）做成。阴极表面蒸发出的蒸气被电离，在阴极表面附近堆积成空间正电荷层，此电荷层与阴极间极为狭窄区域内形成的强电场引起场致发射，使电流剧增，产生电弧。
弧光放电应用广泛。可用作强光光源，在光谱分析中用作激发元素光谱的光源，在工业上用于冶炼、焊接和高熔点金属的切割，在医学上用作紫外线源（***弧灯），等等。但是大电流电路开关断开时产生的弧火极其有害，应采取灭弧措施。
雅各布天梯是演示高压弧光放电现象的一种装置，雅格布天梯的两电极构成一梯形的两腰，底部间距小，顶部间距大。由于两电极间具有几万伏高压，且能够提供足够大的电流，在相距较小的底部产生较大场强，因而其底部空气首先被击穿，同时产生光和热，即弧光放电。雅格布天梯的底部产生的电弧加热空气，温度升高的空气较易电离, 所以伴随弧光放电产生大量的正负离子，而离子存在的空气击穿场强