尖端放电演示实验报告

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，比如一般的电子打火装置，避雷针，还有工业烟囱除尘的装置，都运用了尖端放电的原理。就避雷针来说，高大建筑物上都会安装避雷针，当带电云层靠近建筑物时，建筑物会感应上与云层相反的电荷，这些电荷会聚集到避雷针的尖端，达到一定的值后便开始放电，这样不停的将建筑物上的电荷中和掉，永远达不到会使建筑物遭到损坏的强烈放电所需要的电荷。也就保护了建筑物。

思考与讨论：

1.实验过程中我们要注意些什么？

答：a、注意高压电源的安全使用，不要用潮湿的手触及高压电源。

b.演示完毕后，先关掉电源开关，再用导线放电。

C.保证实验环境中没有风吹到，影响实验效果。

2.烛焰的偏斜仅仅是因为“电风”的作用吗？

答：不是的，烛焰的偏斜不仅受到电风的作用，也受到电场力的作用，所以使烛焰偏斜的不一定是“电风”形成的。

3.为什么实验时我们用的是蜡烛火焰，而不是酒精灯火焰，或者其他的，烛焰到底有什么样的性质呢？

答：因为蜡烛火焰是流体而且是在高温下电离了的燃烧气体，而电风是高速

运动的离子流，是一种实实在在的风，用烛焰坐实验，无论是正电风还是负电风都可以将烛焰吹得偏离尖端，这个更加有助于我们探究尖端放电现象，但是酒精灯火焰没有这样的性质。