文档介绍：物理与电子工程学院
课程名称:物理演示实验
实验名称:尖端放电演示报告
班级:11物一
姓名及学号:朱小玲(1112010142)
高洪(1112010105)
主讲老师:刘韬容
尖端放电演示实验教学设计
实验目的:
察尖端放电产生的一种力学现象,加深了解尖端放电。
实验仪器:
高压电源、蜡烛、电风吹焰仪
导入:
在初中物理课本“防止雷电”一节内容中,课本中只简要介绍了避雷针,是把针状金属放在建筑物的顶部,再用一根很粗的金属丝接人大地。每当老师在讲解这些内容时,学生往往会问,为什么指向空中的金属要做成针状?对此,教师往往用一句“尖端易放电”敷衍过去。结果学生既不知道“尖端易放电”的道理,也没有看到“尖端易放电”的现象,给教学带来了一些遗憾。现在,我们就用演示实验的方法,让同学们解开在心底多年的疑惑。
试验演示:
其实我们尖端放电试验的仪器很简单,试验也很容易,他们由高压电源,电风吹焰仪,以及最重要的蜡烛组成,现在,我们将高压电源的输出端(正极)连接到实验用的针形导体上,并让电源的接地线接触地面;点燃蜡烛,是不是看到烛焰和平常的没有什么不同呢?接下来,就是见证奇迹的时刻了。我们接通电源,打开高压电源开关, 将针形导体尖端靠近点燃的火焰底部。大家猜想下会有什么现象发生呢?首先,我们听到了“吱吱”的响声,还看到了烛焰向远离尖端的一方偏斜,(现在,哪位同学愿意来感受下靠近尖端时会有什么感觉呢?然后说下有什么感觉)其实,当我们走近尖端的位置,还能感到有静电的存在,并向自己迎面扑来。当我们慢慢加大电压,看到烛焰倾斜程度越来越明显,甚至火就要熄灭了,一个简单的装置,竟有如此大的威力,这是为什么呢?
试验原理:
在静电平衡时,导体所带的电荷仅分布在导体的表面,且导体表面上的电荷分布于导体的表面形状有关;导体表面越尖锐的地方,聚集的电荷量越大,该处附近的电场强度也越强,在高压电场的作用下,尖端附近的空气中残存的少量离子做加速运动,那些被加速的离子与空气分子碰撞时,使空气分子电离,从而产生大量新的离子,
与针尖上极性相反的离子被吸引到针尖上,与针尖上的电荷发生中和,极性相同的离子受到排斥而飞向远方,形成了“电风”。这就是导体的尖端放电现象。也就是这“电风”,把尖端附近的蜡烛火焰吹向了远离尖端的一边。而我们所听到的“吱吱”声,是由于高压电源产生的,说明我们需要在足够高的电压下才能完成实验,我们所感受到的静电现象,也就是“电风”里的离子运动形成的。当电压越来越高时,电风也会越来越大,到一定程度下就可以把烛焰吹灭。
拓展:
尖端放电的发生还与周围的环境有关,环境温度越高越容易放电,因为温度高,电子和离子的动能就越大,更容易发生电离。
应用:
尖端放电原理在日常生活中有很重要的作用,比如一般的电子打