大学物理尖端放电演示实验
大学物理尖端放电演示实验
实验名称：尖端放电演示内容：演示尖端放电原理的应用：避雷针。
仪器装置：高压电源、模拟避雷针装置。
【实验原理】当避雷针演示仪接通静电高压电源后，绝缘支架上的两个金属板带电了。
在极板间电压超过1万伏时，由于导体尖端处电荷密度大于金属球处，所以金属尖端附近形成了强电场，在强电场的作用下，空气分子被电离，致使极板和金属尖端之间处于连续的电晕放电状态，即尖端放电现象。
而金属球与极板间的电场不能达到火花放电的数值，故金属球不放电。
在实际应用中，尖端导体与大地相连接，云层中的电荷通过导体与大地中和，因而避免了人身和物体遭到雷电等静电的伤害。
如高层建筑物顶端都安有高于屋顶物体的金属避雷针。
【实验操作与现象】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。
【注意事项】1．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。
2．晴天演示电源电压应降低些，阴天演示电源电压应提高些。
3．静电高压电源是用一号电池供电，改变电池伏数（即改变电池电压输出电极位置），高压输出亦随之改变。
讨论：1．尖端放电跟火花放电孤立的导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关，曲率越大的地方，面电荷密度也越大。
尖端上的面电荷密度很大的时候，尖端周围的电场就会很强。
空气中离散的带电粒子（电子或者离子）在这强电场的作用下作加速运动时就可能获得足够大的能量，以致它们和空气分子碰撞时，能使后者离散成电子或离子。
大学物理演示实验论文
题目大学物理演示实验姓名晋好峰学号 2011412256院系物理工程学院专业 2011级物理学（师范类）指导教师孟祥省2015 年 1 月 17日曲阜师范大学教务处制经过这一学期的的学习，让我收获多多。
但在这中间，我也发现了我存在的很多不足。
我的动手能力还不够强，当有些实验需要很强的动手能力时我还不能从容应对；我的探索方式还有待改善，当面对一些复杂的实验时我还不能很快很好的完成；我的数据处理能力还得提高，当眼前摆着一大堆复杂数据时我处理的方式及能力还不足，不能用最佳的处理手段使实验误差减小到最小程度。
实验物理和理论物理是物理学的两大组成部分，其发展共同形成整个物理学史的前进足迹，二者相互促进、共同发展。
当实验物理中有新的发现、出现新的结果时，就会激励和促进理论物理研究出现新的模型、理论，使人类对自然规律的探索向广深推进。
大学物理演示实验更是激发了同学们的试验兴趣和热情，通过奇妙的物理实验增进我们的理论学习！在演示实验课上，一些奇妙的实验引起了同学们的极大兴趣，如：锥上滚，人高压带电却安然无恙，人在转盘上伸开手臂转速减慢等。
（—）锥体上滚实验.操作：将锥体滑滚移到导轨较低的一端，再放开双手，锥体将会自动上滚。
说明：这个实验是由一个锥体和两根互成角度同时又与水平面成一定角度的导轨组成的，因此，从表面上看，物体是由低向高运动，但这其中锥体的形状以及导轨高低不等给人造成了一种错觉，实际上锥体的重心自始至终还是在下降。
原理：物体在重力场中因受到重力和地球引力的作用而会自然降低重心位置。
（二）大型高压静电由于静电具有沿尖端放电和同性相斥的特性，头发就竖起来了。
而参与者站在绝缘台上，始终处于等电位状态，所以参与者不会触电。
由高压静电电源200kv、操作显示盘和静电感应器组成。
演示高压带电作业，用以说明静电学中电位差和等电位的概念及在工业生产中的应用实例。
实验时导体球上虽然加有高压，但由于实验者站在绝缘台上，不形成回路，大量电荷聚集在导体球及人体的表面，而人体毛发的尖端由于曲率很大，电荷密度很高，同种电荷之间相互排斥，是的实验者的头发飞起来，同时身上也会有汗毛立起的感觉。
中学物理实验报告-实验二：尖端放电演示
中学物理实验报告
实验一：尖端放电演示
指导老师：倪明
学号：
班级：物理学2班
姓名:
日期：2016.6.21
一、实验内容
使用尖端放电演示仪观察尖端放电的现象
二、实验器材
尖端放电演示仪
三、实验目的
观察尖端放电产生的现象，加深了解尖端放电的知识
四、实验重点
尖端放电的现象
五、实验难点
尖端放电的原理解释
六、实验过程
实验步骤
1.取出尖端放电演示仪，检查仪器；
2.调整仪器上两个尖端圆球相距约一厘米；
3.摇动手柄，逐渐加快后保持匀速，注意观察两圆球间的现象。
实验现象：
当摇动手柄，逐渐加快后保持匀速一段时间后，就在两圆球间看到电火花的现象，同时，听见噼里啪啦的脆响。
尖端放电 实验报告
尖端放电实验报告引言尖端放电实验是一项用来研究电场的重要实验，通过调整电场的强度和形状，可以观察到电场的放电现象，从而深入了解电场的性质和特性。
本实验旨在通过观察尖端放电现象，探究电场的放电规律，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的1. 观察尖端放电现象并记录实验结果。
2. 分析实验结果，探究不同参数对尖端放电的影响。
3. 理解电场的原理和特性，掌握电场的放电规律。
实验装置和原理实验装置由高压源、尖端放电电极和记录仪等部分组成。
高压源用于产生高电压，尖端放电电极用于产生电场，记录仪用于记录实验结果。
尖端放电电极是一个尖端金属导体，可以通过高压源加到高电位，并与地连接。
当电场的强度超过一定阈值时，电场周围的空气会发生放电现象，即尖端放电。
实验步骤1. 搭建实验装置，确保各个部分的连接稳固可靠。
2. 开启高压源，调节电压大小，观察尖端放电现象，并记录实验结果。
3. 重复步骤2多次，改变电压大小或尖端放电电极的形状，观察结果。
4. 对实验结果进行整理和分析，形成实验报告。
实验结果和分析经过多次实验观察，我们得到了大量的实验数据，并对其进行整理和分析。
以下是实验结果的主要观察和分析：1. 尖端放电电极形状对放电现象的影响：我们通过将尖端放电电极改变为不同的形状，如锥形、圆形、华盖形等，观察到不同形状的放电现象有所差异。
锥形电极可以形成较长的电弧，放电现象较为明显；圆形电极放电现象较弱；华盖形电极放电现象最为明显，形成较长的电弧且持续时间较长。
这表明电极的形状对电场的放电性质有一定影响。
2. 电压大小对放电现象的影响：在一定范围内，电压大小对放电现象有明显的影响。
当电压较小时，放电现象较弱，电弧较短且不稳定；当电压逐渐增大时，放电现象逐渐增强，电弧变得更长且较为稳定。
然而，当电压超过一定阈值时，放电现象会急剧增强，电弧变得更长且持续时间较长。
3. 放电的声光效应：在实验过程中，我们观察到了电场放电过程中产生的声音和光线现象。
尖端放电实验
中学物理实验研究
实验报告
实验项目：尖端放电实验
院系：物理科学与技术系
专业：物理学2班
姓名：杨么杯
学号：201317030228
日期：2016年6月20日
指导教师：倪明
尖端放电实验
一、实验内容
尖端放电实验
二、实验器材
静电感应起电器
三、实验目标
①了解空气电离现象产生的条件
②知道尖端放电是电晕放电的一种形式
③理解尖端放电的原理及其相关应用
四、实验重点
尖端放电的原理及应用
五、实验难点
理解尖端放电的原理
六、实验原理
导体尖端的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，就会发
生尖端放电强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象称
为尖端放电，它属于一种电晕放电。
在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的
顶端)，等电位面密，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而
产生气体放电，此现象称电晕放电。
尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。
七、实验过程
静电感应起电机装置，如下图(让两个金属小球不要接触；摇动静电感应起电机的手柄使风扇转动起来；从而让两个小球之间产生电的作用。
八、实验总结
对起电机目测时要注意以下几点
l、两电刷应互成90度夹角；各与横梁成45度。
2、集电杆的电梳的尖针不能触及起电圆盘。
3、电刷与金属箔片的接触要可靠。
4、两传动皮带的其中一根在传动轮间交叉安装，以使两起电圆盘工作时反向旋转。
5、操作起电机时，动作要缓和，由慢到快，但速度不能太快，以防起电机发生共振而损坏机件。
大学物理各种演示实验
任课教师:石星军
等离子放电球
• 操作： • 用手指轻触玻璃球的表面，球内产生
彩色的辉光。 • 说明： • 本展品演示低气压气体在高频强电场
中产生辉光的放电现象，使观众认识 到气体分子的激发、碰撞、电离、复 合的物理过程。
• 原理：
• 在通常情况下，气体分子是中性的，但在 外界因素（如火焰、紫外线、放射线或强 电场等）影响下，可以电离形成电子和正 离子，电离后的气体的正、负离子，在电 场中随着电压的增高，形成碰撞电离从而 使气体可以导电。电流通过气体，我们称 之为“气体放电”。“气体放电”的形式 很多，如火花放电，弧光放电等，即是气 体在常压下放电。而“等离子球”是低压 气体（或叫稀疏气体）在高频强电场中的 放电现象。
互感概念演示仪
• 仪器用途： • 演示两个线圈之间的相互感应与位
置之间的关系及铁芯在线圈互感中 的作用。 • 性能参数： 电源电压交流 220V， 线圈匝数 1000匝。
仪器结构：（如图）
• 1.机箱 2.电源 插座 3.电源开关 4.转向开关
• 5.输入插座 6.线 圈 7.收录机 8.扬声器
• 2．用手指拿住试电笔氖管的一端，用 另一端分别接触任意金属杯，可以发 现氖管发光，有闪光发生在氖管的那 一端上可判断金属杯带何种电荷。若 闪光出现在与手接触的一端，责备侧 的带电体带正电；
• 3.用高压静电电压表测金属杯之间的电
压，可测到8000V以上的高压。
电磁驱动演示仪
• 一、演示目的： • 利用电磁驱动演示仪演示涡流
• 操作方法：
• 接通电源，打开电源开关（绿色） 和收录机开关，适当调节音量，将 转向开关（红色）打向一侧，这时 可听到左喇叭有声音，这是收音机 自身发出的声音，将转向开关打到 另一侧，这时声音停止。
简单分析尖端放电原理及其应用
合肥学院2014至2015学年第一学期大学物理B（化工系）模块第三次阶段测验化工系13 级化学工程与工艺专业卓越班学号********** 姓名王俊成绩简单分析尖端放电原理及其应用摘要：强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电。
避雷针、静电除尘技术都是运用了导体尖端放电现象。
关键词： 尖端放电； 面电荷密度 避雷 除尘 ；尖端放电是在高电压作用下，电极尖端部位的电场强度超过一定数值后产生的电晕放电现象。
在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端)，它附近的空气被电离而产生气体放电，此现象称电晕放电。
尖端放电为电晕放电的一种。
故要观察尖端放电的现象，除了要有足够高的电压外，还必须有适当的形状配合，才容易做到。
就像课本上学习的一样，导体表面的电荷分布与导体的形状有关。
理论上，导体的曲率越大，导体表面的电荷密度就越大。
尖端放电的原理也同样。
物体尖锐处曲率大，电力线密集，因而电势梯度大，致使其附近部分气体被击穿而发生放电如果物体尖端在暗处或放电特别强烈，这时往往可以看到它周围有浅蓝色的光晕。
1. 电荷为什么聚集在导体的尖端？对于一个带电的尖状导体P （如图1），由于静电平衡条件知P 的表面是一个等势面，电荷只分布与P 的表面。
实验得知，P 的两端A 、B ，其电荷分布的密度是不一样的。
尖端A 的电荷密度A σ大于光滑的粗端B 的电荷密度B σ，即A B σσ>。
为什么会是这样呢？对于带电的尖长导体来说，我们可以把它抽象为一个简单的模型（如图2）。
把光滑的粗端用半径很大的导体球B ’代替，把尖端用半径很小的导体球A ’代替；A ’、B ’之间用一无限长的导线连接，以实现电荷的转移，因其间用无限长的导线相连接，二球均可视为孤立导体，设A ’球的半径为A R 面电荷密度为A σ；B ’球半径为B R ,面电荷密度为B σ。
由静电学知识可知，二维球势（取无穷远=0ϕ∞）分别为 A A A 0B B B 0R =R =σϕεσϕε；由静电平衡条件知：A B =ϕϕ故A B B 00R AR σσεε=即A B B AR =R σσ 因A B R R ，故：B A σσ 由此可见，尖端的电荷密度σ远大于光滑的粗端的电荷密度,也就是说,孤立导体的电荷聚集在尖端.2. 尖端放电.2.1导体表面的面电荷密度σ与表面附近的场强的大小之间的关系.仍就以形状规则的球形导体来说明.设球形导体的面电荷密度为σ,半径为R,球面带电量为24Q R πσ=,其场的分布为全对称，所以其空间产生的场相当于同样电荷量Q 的位于球心的点电荷在空间产生的场。
尖端放电
1109080330 农水111 肖江大学物理演示实验报告（二区）一．实验名称：尖端放电演示实验二．实验仪器：JFD-1尖端放电设备三．实验目的：通过对本实验的演示和动手操作，了解空气电离现象产生的条件，知道尖端放电是电晕放电的一种形式，理解尖端放电的原理及其相关应用，了解尖端放电的危害。
同时，也培养了我们动手和动脑的能力。
四．演示步骤：1.把蜡烛放在演示仪的蜡烛台上，点燃蜡烛；2.将放电尖端对准火焰，高压电源的一极接在放电尖端的另一边，开启高压电源并注意观察蜡烛火焰；3.演示后，关闭电源。
五．实验现象：当电源电压达到较大值时，蜡烛火焰被吹灭。
六．实验原理：强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电，它属于一种电晕放电。
它的原理是物体尖锐处曲率大，电力线密集，因而电势梯度大，致使其附近部分气体被击穿而发生放电。
如果物体尖端在暗处或放电特别强烈，这时往往可以看到它周围有浅蓝色的光晕。
通常情况下，空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气的电离。
由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了，空气电离后产生的负电荷就是负离子，失去电子的电荷带正电，叫做正离子。
导体表面有电荷堆积时，电荷密度与导体表面的形状有关。
在凹的部位电荷密度接近零，在平缓的部位小，在尖的部位最大。
当电荷密度达到一定的量值后，电荷产生的电场会很大，以至于把空气击穿，空气中的与导体带电相反的离子会与导体的电荷中和，出现放电火花，并能听到放电声。
如高压线有轮廓的地方，就会出现尖端放电。
由于接到电源上，它一边放电，一边不停的提供放电需要的电荷，这种放电会持续下去。
由于导体尖端处电荷密度最大，所以附近场强最强。
在强电场的作用下，使尖端附近的空气中残存的离子发生加速运动，这些被加速的离子与空气分子相碰撞时，使空气分子电离，从而产生大量新的离子。
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实验名称：尖端放电
演示内容：演示尖端放电原理的应用：避雷针。
仪器装置：高压电源、模拟避雷针装置。
【实验原理】
当避雷针演示仪接通静电高压电源后，绝缘支架上的两个金属板带电了。
在极板间电压超过1万伏时，由于导体尖端处电荷密度大于金属球处，所以金属尖端附近形成了强电场，在强电场的作用下，空气分子被电离，致使极板和金属尖端之间处于连续的电晕放电状态，即尖端放电现象。
而金属球与极板间的电场不能达到火花放电的数值，故金属球不放电。
在实际应用中，尖端导体与大地相连接，云层中的电荷通过导体与大地中和，因而避免了人身和物体遭到雷电等静电的伤害。
如高层建筑物顶端都安有高于屋顶物体的金属避雷针。
【实验操作与现象】
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。
【注意事项】
1．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。
2．晴天演示电源电压应降低些，阴天演示电源电压应提高些。
3．静电高压电源是用一号电池供电，改变电池伏数（即改变电池电压输出电
极位置），高压输出亦随之改变。
讨论：
1．尖端放电跟火花放电
孤立的导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关，曲率越大的地方，面电荷密度也越大。
尖端上的面电荷密度很大的时候，尖端周围的电场就会很强。
空气中离散的带电粒子（电子或者离子）在这强电场的作用下作加速运动时就可能获得足够大的能量，以致它们和空气分子碰撞时，能使后者离散成电子或离子。
这些新的电子或离子与其他空气分子相碰，又能产生新的带电粒子。
这样就会产生大量的带电粒子。
与尖端上的电荷异号的带电粒子受尖端电荷的吸引，飞向尖端，使尖端上的电荷被中和掉；与尖端上电荷同号的带电粒子受到排斥而从尖端附近飞开。
从外表看，就好像尖端上的电荷被“喷射”出来放掉一样，所以叫做尖端放电。
而电火花放电是电极间的气体被击穿，形成电流在气体中的通道中呈现明显的电火花，故叫做电火花放电。
电晕放电属于尖端放电，电晕放电时，电极间的气体还没有被击穿，是电荷在高电压的作用下发生移动而进行的放电。
并且，火花放电的电流都很大，而电晕放电的电流就比较小。
放电尖端与放电球的区别正是在此。
放电尖端或者放电球与顶端的导体板形成一个电容器，由于放电尖端比较尖，即放电尖端形成的电容器的两极板的正对面积比较小，所以尖端形成的电容器的电容就要小于放电球形成的电容器的电容，前者所容纳的电荷就要小于后者，当两者聚集相同的电荷时，前者就更容易放电，释放电荷，形成导体通路。
云层的电荷就可以通过这个通路导入大地。
所以避雷针要采用尖端装置。
2．避雷针
明白了上述尖端放电及火花放电的原理，也就知道了避雷的原理。
其实所谓的“避雷”，并不是阻挡，相反是靠“吸引”来中和电荷，似乎叫“引雷针”更合适。
所以避雷针一定要高于被保护的建筑物的突出部分，因为在突出部分能形成畸形的电场，在雷电形成的电路导向地面时就会受到畸形电路的影响，从而改变方向，转向避雷针，而避免了击中建筑物。
这样，在避雷针的一定高度下也就形成了一定的安全保护区。
保护区的范围跟避雷针的高度是有关的。
3．跟避雷针类似原理
跟避雷针原理相同的还有雷雨天一些参天大树容易被雷击倒。
突出的大树受带大量电荷的云层的感应也带了大量的电荷，积累的电荷过多时就被击倒了。
同样，雷雨天在空旷的地面上行走是很危险的，也是容易成为云层跟地面的导体。