尖端放电现象以及尖端尺寸对放电
的影响
电子专业
张卓
范泰安
周艳飞
尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响
原理解释
处于静电平衡状态的导体，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面(这是因为，假设导体内部有电荷，导体内部的场强就不可能为零，自由电荷就会发生定向移动，导体也就没有处于静电平衡状态)；在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷(关于这一点，不妨设想一个极端情况的例子：一枝缝衣针，带电后由于同种电荷相互排斥，电荷自然要被“挤”到针的两端)。
导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离。这个现象叫做空气的电离(ionization)。中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带点粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫做尖端放电。
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒，保持与大地的良好接触。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与于云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。
尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电。
建立模型
圆弧尖端模型三角尖端模型
仿真步骤
打开Maxwell sv，新建Maxwell 2D工程。slover选择Electrostatic；Drawing选择XY Plane。
1.绘制模型
用画曲线，用Object→Polyline画直线和折线。
定义：三角尖端模型为one，红色；
圆弧尖端模型为two，红色；
水平板为ground，褐色；
2.设置材料
两个尖端和平行板材料均选为铜。
选中object，在Material栏中选择copper，然后左击Assign。
3.设置激励源
点击Edit>Select>Object>By Clicking；选中要编辑的物体。点击Assign>Souce>Solid,名称source1出现在Boundary栏中。在图形下方“charge”
和“voltage”选voltage,然后将Value中的设为100000V。点击Assign。按上述步骤设定one和two的电压为100000V，设定ground的电压值为0V。
4.设置边界条件
气球边界模拟无限大的求解区，可以有效地隔绝模型外的电荷源或电压源。有两种类型的气球边界条件：Charge；Voltage。其中Charge模拟无限远处的电荷与求解区内的电荷想匹配，强制净电荷为零。Voltage模拟无限远处电势为零，实际上可以模拟静电绝缘系统。在大多数情况下，指定Voltage类型的气球边界与指定Charge类型的气球边界所得结果非常类似，但在实际上无穷远出的电荷并不与求解区内的电荷相匹配，故选择Charge 类型。
在图形显示区域中点击背景中的任意一个位置，以选中整个区域的边界。点击Assign>Boundary>Balloon。在Boundary栏中出现balloon1。在图形显示区域下方选择Charge。点击Assign。
5.定义选项
在“Executive Commands”窗口中点击Setup Executive Parameters>Matrix,出现Capacitance Matrix Setup窗口。将两尖端定义为Signal Line，将平板定义为：Ground。如定义尖端：
a)在“object”栏中点击“one”和“two”。
b)选择“Inculde in matrix”。
c)选择“Signal Line”,然后点击Assign。
6.点击“slove”，运行。
7.查看求解场图
电场分布图
点击菜单栏中的plot—Field—mag E—Surface-all-—-all-，点击ok。显示电场强度的幅值分布情况。
能量分布图
点击菜单栏中的plot—Field—Energy—Surface-all-—-all-，点击ok。显示能量的幅值分布情况。
电压分布图
结论
从电场分布图中我们可以看出，无论是哪种尖端模型，电场都集中分布在导体表面，并且在尖端处明显要比其他位置集中。圆弧尖端模型在尖端处的电场强度比三角尖端模型要大，但三角尖端模型的电场在尖端处更为集中。
从能量布图中我们可以看出，能量只集中分布在导体尖端附近，圆弧尖端模型在尖端处
的能量比三角尖端模型要大，但三角尖端模型的能量大的范围更广。
所以在导体表面，越尖锐的位置，导体尖端的电荷密度越大，附近的场强很强，能量也集中分布在尖端附近。这就是尖端放电模型。
拓展研究
通过上课的研讨，我们知道了我们研讨的不足。不足之处有我们进行的圆弧尖端模型和三角尖端模型模拟实验太少，无法得出尖端角度和弧度的大小对放电的影响；其次，我们在仿真中将圆弧尖端模型和三角尖端模型放在同一个环境中，可能会相互产生影响。
针对以上不足，我组对不同的角度的三角尖端模型和不同曲率半径的圆弧尖端模型分别进行了多组测试，并得出了一般性的结论。
条件：在该模拟中我们将尖端的电压设定为100000V ，平板电压为0；且材料均为铜。
一、下面是三角尖端模型当尖端角度逐渐变小时，电场E （V/m ）的变化。
结论：可以看出三角尖端模型尖端的场强与尖端的角度没有明显的线性关系。但是随着尖端角度的变化，场强呈由大变小，又由小变大的往复变化。
二、下面是圆弧尖端模型当圆弧的曲率半径逐渐变小时，电场E（V/m）的变化。
结论：随着圆弧尖端模型圆弧的曲率半径逐渐变小，其尖端的场强会逐渐减小。
三、下面是三角尖端模型当尖端角度逐渐变小时，尖端周围能量的变化。
结论：当三角尖端模型尖端角度逐渐变小时，尖端周围能量会逐渐减小。
四、下面是圆弧尖端模型当圆弧的曲率半径逐渐变小时，尖端周围能量的变化。
但减小的幅度比三角尖端模型小。
火焰为何不偏向尖端？ 刘毅平（江苏省苏州实验中学江苏215011） 关键词：电风尖端放电 摘要：中学物理中有一个有趣的尖端放电实验，即：利用“电风”将蜡烛的火焰吹向一边，本文作一解释。 我们知道在静电学中，导体带电时，导体表面突出和尖锐的地方，电荷分布比较密集，使其附近形成很强的电场。导体尖端附近空气中残留的正负离子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并与空气中的气体分子碰撞，将空气分子电离成许多新的正负离子，那些与尖端带同种电荷的离子，受到排斥，远离尖端，形成“电风”。与尖端带异种电荷的离子受到吸引，奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这就是尖端放电。利用尖端放电现象，我们可以做尖端放电吹蜡烛的实验。 对这一实验的一般解释是：跟尖端带同种电荷的离子受到排斥而飞向远方,吹动火焰朝背离尖端的方向偏移。结果，学生就产生疑问：那为什么不说异种离子受到吸引飞向尖端，将火焰朝尖端方向吹呢？吹动火焰的到底是电子，还是从空气中电离出来的离子？如果尖端是带负电的话，那从尖端跑出来电子可以理解，但如果尖端带的是正电，那么还会有电子跑出来吗？ 可见，以上解释并不充分，也难以让人满意。本人以为，在尖端放电现象中，的确存在正、负两种离子朝相反方向运动，吹动蜡烛火焰的主要是与尖端上带同种电荷的离子。问题是与尖端上带异种电荷的离子的确在向尖端飞去呀！难道它对蜡烛火焰没有影响？其实，两种离子对火焰都有影响，只不过与尖端带同种电荷的离子起主导作用罢了。原因是，在尖端放电现象中，尖端的电场最强，与尖端带同种电荷的离子在强电场的作用下，加速飞向蜡烛火焰，形成的“电风”强；而与尖端带异种电荷的离子由于离尖端较远，受到尖端电场的作用较弱，故形成的反向“电风”较弱，所以，蜡烛火焰才被吹响远离尖端的方向！ 本人以实验证实了以上观点：我用J1206—1型电子感应圈做此实验，直接用感应圈上的尖针对着蜡烛火焰。一次使尖针带正电荷，蜡烛火焰被吹向背离尖端方向，说明火焰主要是受到正离子的作用；另一次是使尖针带负电，蜡烛火焰仍然被吹向背离尖端方向，说明火焰主要是受到负离子（电子）的作用；可见，火焰被吹响远离尖端的方向是同时受两种离子共同作用的结果！ Email：syzxlyp@https://www.doczj.com/doc/569896411.html,
实验目的： 1.在拓展知识面的同时训练学生的动手操作能力； 2.通过此类实验建立理论联系实践的能力与思维； 记忆合金水车：形状记忆合金是一种特殊的功能材料，它可以记住加工好的形状，当外力或温度改变使其形状发生改变的时候，只要适当的加热就可以恢复原来的形状。该装置让所选记忆合金周期性地与高温热源和低温热源接触，形状随之周期性地变化，从而驱动水车轮的转动，形象地展示了热变为功的过程和形状记忆合金的特性和用途。 该种形状记忆合金为镍钛合金，有双程记忆功能（即能记忆温度高低两种情况下的形状）可以有上百万次的变形和恢复。镍钛合金还有相当好的生物相容性，相变温度较低，约在40-50℃，医学上用于脊柱侧歪、骨骼畸形等的矫正。 低温差热机：可以利用比环境温度高4℃的任何热源，使一组活塞运动并推动转轮运转，是一种很好的利用低温热源的热机，可以利用不高的温度差实行热工转化。主要应用在于能利用传
统热机无法利用的能量来源。 经典置换式热气机：利用酒精灯的热量驱动一组活塞、连杆和转轮往复运动，工作物质为封闭在透明活塞筒中的空气。活塞和工作物质在往复过程中完成吸放热和能量转化，工作过程形象直观，是对热力学定律和热机原理极好的阐释。其透明活塞材料为石英玻璃，主要特点是热胀冷缩系数小，透光性好。耐腐蚀性强。 投影式伽耳顿板：可以用来验证大量随机物理事件共同遵循的统计物理规律。统计物理规律因等概率假设则其结果可靠，在应用方面很广泛，比如相对论基本假设的提出等等。 辉光盘：利用低压气体分子在在高频强电场中激发、碰撞、电离、复合的过程，外界声音影响电场分布从而影响电子运动，在盘上显示出形状变化的荧光。 昆特管（声驻波演示）：利用管中泡沫小球在声驻波场中形成的“泡沫墙”将看不见的声波显示出来，实现了抽象概念的具象化。该装置的缺点是无法消除静电的影响：泡沫小球帖在管内壁上。 气柱共鸣声速测量装置：通过气柱共鸣测量
中国古代对电现象的认识 我国古代对电的认识，是从雷电及摩擦起电现象开始的。早在3000多年前的殷商时期，甲骨文中就有 了“雷”及“电”的形声字。西周初期，在青铜器上就已经出现加雨字偏旁的“電”字。 王充在《论衡·雷虚篇》中写道：“云雨至则雷电击”，明确地提出云与雷电之间的关系。在其后的古代典籍中，关于雷电及其灾害的记述十分丰富，其中尤以明代张居正（1525～1582）关于球形闪电的记载最为精彩，他在细致入微的观察的基础上，详细地记述了闪电火球大小、形状、颜色、出现的时间等，留下了可靠而宝贵的文字资料。 在细致观察的同时，人们也在探讨雷电的成因。《淮南子·坠形训》认为，“阴阳相薄为雷，激扬为电”，即雷电是阴阳两气对立的产物。王充也持类似看法。明代刘基（1311～1375）说得更为明确：“雷者，天气之郁而激而发也。阳气困于阴，必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电”。可见，当时己有人认识到雷电是同一自然现象的不同表现。 尖端放电也是一种常见的电现象。古代兵器多为长矛、剑、戟，而矛、戟锋刃尖利，常常可导致尖端放电发生，因这一现象多有记述。如《汉书·西域记》中就有“元始中（公元3年）……矛端生火”，晋代《搜神记》中也有相同记述：“戟锋皆有火光，遥望如悬烛”。避雷针是尖端放电的具体应用，我国古代地采用各种措施防雷。古塔的尖顶多涂金属膜或鎏金，高大建筑物的瓦饰制成动物形状且冲天装设，都起到了避雷作用。如武当山主峰峰顶矗立着一座金殿，至今已有500多年历史，虽高耸于峰巅却从没有受过雷击。金殿是一座全铜建筑，顶部设计十分精巧。除脊饰之外，曲率均不太大，这样的脊饰就起到了避雷针作用。每当雷雨时节，云层与金殿之间存在巨大电势差，通过脊饰放电产生电弧，电弧使空气急剧膨胀，电弧变形如硕大火球。其时雷声惊天动地，闪电激绕如金蛇狂舞，硕大火球在金殿顶部激跃翻滚，蔚为壮观。雷雨过后，金殿经过水与火的洗炼，变得更为金光灿灿。如此巧妙的避雷措施，令人叹为观止。 我国古人还通过仔细观察，准确地记述了雷电对不同物质的作用。《南齐书》中有对雷击的详细记述：“雷震会稽山阴恒山保林寺，刹上四破，电火烧塔下佛面，而窗户不异也”。
静电演示仪器与实验报告 姓名：学号: 【实验目的】 1、掌握静电特点，分析研究静电演示仪实验成败的关键因素。 2、熟悉静电仪的结构原理用途及使用方法。 3、初步掌握检查静电演示仪器性能的方法。 【实验器材】 验电器、静电起电机、有机玻璃棒、橡胶棒、感应起电盘、验电羽、平板电容器、尖形导体、富兰克林轮、金属网罩、丝绸、毛皮、起电拍、旋转支架。 【做好静电实验的关键】 首先静电学比较抽象，要做成功实验首先要对实验原理有一个深入准确的理解，其次要考虑影响实验的客观因素，最后就是在实验中要学会创新的思考，试着用新型的方法去完善改进实验的步骤和方法。首先我们要了解静电实验的特点，一是：静电实验的的高压性，一般可以达到几千甚至几万福特的电压，传统意义上的绝缘体都很容易被极化从而流逝电荷，因此解决绝缘问题是至关重要的，我们主要从以下几个方面来解决绝缘问题。 1、选择合适的材料 静电演示实验中，各种绝缘材料都应该选择绝缘性能较好的材料例如塑料板、有机玻璃、石蜡等。 2、要保持绝缘体表面的清洁干燥。 3、应注意环境的影响 如果空气的湿度较大空气的导电性能就会发生变化，因此我们教师在带领学生做这个实验时要注意天气的变化。 4、要有良好的操作习惯 除了做好景点实验前的绝缘检查外，实验的临场发挥和处理也有是非常重要的，操作仪器时要格外谨慎，导线不要接触桌面和地面，不用的仪器尽量要方的远一些，手握绝缘柄，务必要尽量使手远离导体。 【实验内容、实验现象及其解释】 （一）摩擦起电与电荷守恒 1、摩擦起电 两种不同的物质接触时，常有电子从一种物质转移到另一种物质上，从而 使一个带正电，一个带负电。 实验操作实验现象现象解释检验带电种类的方法用丝绸往一个 方向摩擦玻璃棒，然后将玻璃棒与验电器接触。验电器指针 张开 丝绸摩擦后的玻 璃棒带电 用氖泡与丝绸摩擦后的玻璃棒 接触，发现氖泡下端发光，则丝绸 摩擦后的玻璃棒带正电。 用毛皮往一个 方向摩擦橡胶棒，然后将橡胶棒与验电器接触。验电器指针 张开 毛皮摩擦后的橡 胶棒带电，且与玻 璃棒电性相反 用氖泡与毛皮摩擦后的橡胶棒 接触，发现氖泡下端发光，则毛皮 摩擦后的橡胶棒带负电。
实验名称：弦上驻波实验 目的要求 （1）观察在两端被固定的弦线上形成的驻波现象。了解弦线达到共振和形成稳定驻波的条件。 （2）测定弦线上横波的传播速度。 （3）用实验的方法确定弦线作受迫振动时的共振频率与驻波波长，张力和弦线线密度之间的关系。 （4）对（3）中的实验结果用对数坐标纸作图，用最小二乘法作线性拟合和处理数据，并给出结论。 仪器用具 弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测器线圈各一个，1Kg砝码和不同密 度的吉他线,信号发生器，数字示波器，千分尺，米尺）。 实验原理： 1.横波的波速 横波沿弦线传播时，在维持弦线张力不变的情况下，横波的传播速度v与张力F T及弦线的线密度（单位长度的质量）p之间的关系为： 2.两端固定弦线上形成的驻波
考虑两列振幅，频率相同,有固定相位差，传播方向相反的间谐波u i（x,t）=
A cos( kx - wt -扪和 U2 (x, t) = A cos( kx+ st)。其中k 为波数，? 为 u i 与 U2 之间的相位差叠加，其合成运动为: t t) + 就0 = 2J1 cos(fcx —-)cos(wf + )由上可知，时间和空间部分是分离的，某个x点振幅不随时间改变: 川￡)= \2A cos(A-.r —< 振幅最大的点称为波腹，振幅为零的点，为波节，上述运动状态为驻波。驻波中振动的相位取决于cos(kx- ?/2)因子的正负，它每经过波节变号一次。所以，相邻波长之间各点具有相同的相位，波节两侧的振动相位相反，即相差相位n。对两端固定的弦(长为L),任何时刻都有： O J1 + T' ?._G—及则rns( —= 0 =Or 则cu^(kL—^) = 0 由上式知，? = n意味着入射波U1和反射波U2在固定端的相位差为n，即有半波损。?确定后，则有kL = n冗(n = 1 , 2, 3, 4)或入=2 +，驻波的频 率为： , a kt v f = — = — = n - J2TT刼2L fn三讪三"金=(佥)￡ 式中f i为基频，f n (n>1 )为n次谐波。 3.共振条件：对于两端固定的弦线上的每一列波在到达弦的另一端时都被反射，
常见的几种放电现象 一、接地放电 地球是良好的导体，由于它特别大，所以能够接受大量电荷而不明显地改变地球的电势，这就如同从海洋中抽水或向海洋中放水，并不能明显改变海平面的高度一样。如果用导线将带电导体与地球相连，电荷将从带电体流向地球，直到导体带电特别少，可以认为它不再带电。生产中和生活实际中往往要避免电荷的积累，这时接地是一项有效措施。 二、尖端放电 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电子，失去电子的原子带正电，叫做正离子。 由于同种电荷相互排斥，导体上的静电荷总是分布在表面上，而且一般说来分布是不均匀的，导体尖端的电荷特别密集，所以尖端附近空气中的电场特别强，使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离。这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象。 三、火花放电 当高压带电体与导体靠得很近时，强大的电场会使它们之间的空气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成电流。由于电流特别大，产生大量的热，使空气发声发光，产生电火花，这种放电现象叫火花放电。 火花放电在生活中常会遇到。干燥的冬天，身穿毛衣和化纤衣服，长时间走路之后，由于摩擦，身体上会积累静电荷，这时如果手指靠近金属物品，你会感到手上有针刺般的疼痛感，这就是火花放电引起的，如果事先拿一把钥匙，让钥匙的尖端靠近其他金属体，就会避免疼痛。在光线较暗的地方试一试，在钥匙尖
端靠近金属体的时候,，不但会听到响声，还会看到火花。在一些工厂或实验室里，存在大量易燃气体，工作人员要穿一种特制的鞋，这种鞋的导电性能很好，能够将电荷导入大地,避免电荷在人体上的积累，以免产生火花放电，引起火灾。
实验二：尖端放电演示实验教案 姓名：王振雨班级：2013物理2 学号：201317030220 一、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。 二、实验仪器： 高压电源、蜡烛、电风吹焰仪 三、实验原理： 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。 四、实验演示： 其实我们尖端放电试验的仪器很简单，实验也很容易，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异同。接下来我们接通电源，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，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，这就是导体的尖端放电现象。 1
物理演示实验报告 学院材料科学与工程 专业材料科学与工程 年级2014级 姓名杨林 班级信箱号80 实验时间2016年5月4日星期三晚上 2016年5月10日 实验一锥体上滚 【实验目的】： 1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。 2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。 【实验仪器】：锥体上滚演示仪 图1 锥体上滚演示仪 【实验原理】： 能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。实验现象仍然符合能量最低原理。 【实验步骤】： 1．将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；
2．将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去； 3．重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。 【注意事项】： 1．移动锥体时要轻拿轻放，切勿将锥体掉落在地上。 2．锥体启动时位置要正，防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。 实验二陀螺进动 【实验目的】： 演示旋转刚体（车轮）在外力矩作用下的进动。 【实验仪器】：陀螺进动仪 图2陀螺进动仪 【实验原理】： 陀螺转动起来具有角动量L,当其倾斜时受到一个垂直纸面向里的重力矩(r×mg)作用,根据角动量原理, 其方向也垂直纸面向里。 下一时刻的角动量L+△L向斜后方,陀螺将不会倒下,而是作进动。 【实验步骤】： 用力使陀螺快速转动，将其倾斜放在支架上，放手后陀螺不仅绕其自转轴转动，而且自转轴还会绕支架旋转。这就是进动现象。
自然电磁现象演示实验 讲义 主编：江光裕 南昌航空大学大学物理实验中心 2010年9月
阻尼摆和非阻尼摆演示 一、演示目的 演示涡电流的机械效应 二、实验原理及装置 磁感应，在大块导体内将产生涡电 流，再据楞次定律，涡电流在磁场 中受到的安培力必定阻碍导体的运 动，这就是电磁阻力。装在摆上的 导体片在磁场中摆动也要受到电磁 阻力。改变导体片的结构，使涡电 流减少，则阻尼力也将减少。 三、实验操作及现象： 1.先不通入励磁电流，使阻尼 摆在两极间作自由摆动，可以观察 到在轴尖处的摩擦力和空气阻力作用下，要经过相当长的时间摆才停止下来。 2.接通励磁电源（12伏），则在两磁极间产生很强的磁场。当阻尼摆在两磁极间左右摆动 时，根据愣次定律阻尼摆内产生感应电流（涡电流），感应电流的效果总是反抗引起感应电流 的原因，现在，引起感应电流的原因是来自摆的摆动，因此感应电流的效果是产生阻力，使 摆动迅速停止。 3.用非阻尼摆代替阻尼摆作如上实验，可以观察到其摆动仍需经过较长时间才停止。这 是因为非阻尼摆上有许多隔槽，使得涡电流大为减小，从而使阻尼作用不明显。 能量转换轮 一、演示目的 演示电能、磁能、机械能、光能之间的相互转化。 南昌航空大学大学物理实验中心 1
二、实验原理： 本装置有一个大的转轮，轮子一圈镶有许多永磁铁。在轮子右侧上有一个通交流电的电磁铁。电磁铁通电时，产生交变磁场，电能转化为磁能；转轮内的磁铁在该磁场的磁力作用下带动转轮转动，磁能转化为机械能；旋转的轮使得永久磁铁的磁场运动，又使左侧闭合线圈中产生感生电流，被转化成电能，并通过发光二极管转变为光能。 三、操作与现象： 1. 打开箱体前面板上的开关，使源盘右侧铁芯产生变化的磁场； 2. 轻轻转动大圆盘（内有永磁铁），使其转动起来，经过两磁场的相互作用，圆盘越转越快； 3. 观察圆盘左侧线圈中发光二极管的发光情况； 4. 实验结束，关闭电源。 磁悬浮哑铃 一、演示目的 演示磁学的奇妙应用。 二、演示原理： 将磁浮转子的针端抵住横挡板，转动尾部，观察其悬浮，等到转子不再转动，观看转子是否能够悬浮。 三、实验仪器： 2 南昌航空大学大学物理实验中心
实验目的： 1、观察弦振动及驻波的形成； 3、在振动源频率不变时，用实验确定驻波波长与张力的关系； 4、在弦线张力不变时，用实验确定驻波波长与振动频率的关系； 4、定量测定某一恒定波源的振动频率； 5、学习对数作图法。 实验仪器： 弦线上驻波实验仪（FD-FEW-II型）包括：可调频率的数显机械振动源、平台、固定滑轮、可动刀口、可动卡口、米尺、弦线、砝码等；分析天平，米尺。 实验原理： 如果有两列波满足：振幅相等、振动方向相同、频率相同、有固定相位差的条件，当它们相向传播时，两列波便产生干涉。一些相隔半波长的点，振动减弱最大，振幅为零，称为波节。两相邻波节的中间一点振幅最大，称为波腹。其它各点的振幅各不相同，但振动步调却完全一致，所以波动就显得没有传播，这种波叫做驻波。驻波相邻波节间的距离等于波长λ的一半。 如果把弦线一端固定在振动簧片上，并将弦线张紧，簧片振动时带动弦线由左向右振动，形成沿弦线传播的横波。若此波前进过程中遇到阻碍，便会反射回来，当弦线两固定端间距为半波长整数倍时，反射波与前进波便形成稳定的驻波。波长λ、频率f和波速V满足关系：V = fλ (1) 又因在张紧的弦线上，波的传播速度V与弦线张力T及弦的线密度μ有如下关系：(2) 比较(1)、(2)式得：(3) 为了用实验证明公式(3)成立，将该式两边取自然对数，得： (4) 若固定频率f及线密度μ，而改变张力T，并测出各相应波长λ ，作ln T -lnλ图，若直线的斜率值近似为，则证明了的关系成立。同理，固定线密度μ及张力T，改变振动频率f，测出各相应波长λ，作ln f - lnλ图，如得一斜率为的直线就验证了。 将公式(3)变形，可得：(5) 实验中测出λ、T、μ的值，利用公式（5）可以定量计算出f的值。 实验时，测得多个(n个)半波长的距离l，可求得波长λ为：(6) 为砝码盘和盘上所挂砝码的总重量；用米尺测出弦线的长度L，用分析天平测其质量，求出弦的线密度（单位长度的质量）：(7) 实验内容： 1、验证横波的波长λ与弦线中的张力T 的关系（f不变） 固定波源振动的频率，在砝码盘上添加不同质量的砝码，以改变同一弦上的张力。每改变一次张力(即增加一次砝码)，均要左右移动可动卡口支架⑤的位置，使弦线出现振幅较大而稳定的驻波。将可动刀口支架④移到某一稳定波节点处，用实验平台上的标尺测出④、⑤之间的距离l，数出对应的半波数n，由式(6)算出波长λ。张力T改变6次，每一T下测2次λ，求平均值。作lnλ- ln T图，由图求其斜率。
大连海事大学 《物理演示实验》课程教学大纲 Syllabus for INTRODUCTION OF PHYSICAL DEMONSTRATION EXPERIMENT 课程编号新 000000000 原13012200 学时/学分18/1 开课单位物理系考核方式考查 适用专业全校各专业执笔者牟恕德 编写日期 2008年3月 一、本课程的性质与任务 物理学是一门实验科学。所有物理定律的形成和发展都是建立在对客观自然现象的观察和研究的基础上，物理演示实验可以使学生加深对物理教学内容的理解，巩固记忆，激发兴趣，诱导思考，纠正错误观念，能使学生真实感地看到支配物理现象的规律如何起作用，通过对实验现象的观察分析，学习物理实验知识，从理论和实践的结合上加深对物理学原理的理解。 1、培养和提高学生基本的科学实验能力，其中包括： 自学能力：通过自行阅读实验教材和其它资料，能正确概括出实验内容、方法和要求，做好实验前的准备； 动手能力：借助教材《物理演示实验》和仪器说明书，正确调整和使用仪器；安排实验操作顺序，把握主要实验技能，排除实验故障；掌握常规物理实验仪器的使用，掌握科学实验的数据处理方法和科学实验报告的形成，为进一步学习和从事科学实验研究打下坚实的基础。 分析能力：运用所学物理知识，对实验现象和结果进行观察分析判断，得出结论； 表达能力：正确记录和处理实验数据，绘制曲线，正确表达实验结果，撰写合格的实验报告； 2、培养和提高学生科学实验素养：要求学生养成理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，主动研究的探索精神和创新意识，遵守纪律、遵守操作规程、爱护公共材物、团结协作的优良品德。 物理演示实验是面向全校各年级学生的开放式实验选修课，共18学时；学生可自主安排在计划课表内任何时段来上课。 二、课程简介 《物理演示实验》将日常生活或生产实践中不易观察到的或习以为常而未引起注意的物理现象突出地显示出来，把实际较为复杂的现象，在课堂演示的条件下分解出有意义的部分，从兴趣和提高关注度出发，培养学生的探索精神，引导学生观察、思考、建立物理思想，培养学生根据物理原理分析解决实际问题的能力。演示实验片广开学生眼界，介绍现代科学技术前沿的新技术、新发明、新材料、新探索、新成果，分享现代科学技术飞跃发展的喜悦。 INTRODUCTION OF PHYSICAL DEMONSTRATION EXPERIMENT displays the physical phenomenon which is unobservable in daily life and production practice, or is accustomed and thus not given attention. It draws out the significative parts from real complex phenomenon through the demonstration in class. In view of the students' interest,physical demonstration experiement may cultivate students' exploring spirit and inducts them to observe and think so that they can found physical idea and possess the abilities to analyse and solve questions according the physical theories. Physical demonstration experiment introduces new technique, new invention, new exploration and new production in modern technology and so widen students' eyereach and make students enjoy the flying development of modern technology
声速的测定实验报告 1、实验目的 （1）学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。 （2）进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。 （3）学会用逐差法处理数据。 2、实验仪器 超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。 3、实验原理 3．1 实验原理 声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ，即可求得声速V 。常用的测量声速的方法有以下两种。 3．2 实验方法 3．2．1 驻波共振法（简称驻波法） S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成驻波。当波源的 频率和驻波系统的固有频率相等时，此驻波的振幅才达到最大值，此时的频率为共振频率。 驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关，还取决于边界条件，在声速实验中， S 1、S 2即为两边界，且必定是波节，其间可以有任意个波节，所以驻波的共振条件为： 3,2,1,2 ==n n L λ （1） 即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时，驻波系统处于共振状态，驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L 不满足（1）式时，驻波系统偏离共振状态，驻波振幅随之减小。 移动S 2，可以连续地改变L 的大小。由式（1）可知，任意两个相邻共振状态之间，即 S 2所移过的距离为： () 22 2 11λ λ λ = ? -+=-=?+n n L L L n n （2） 可见，示波器上信号幅度每一次周期性变化，相当于L 改变了2λ。此距离2λ 可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得，频率可由低频信号发生器上的频率计读得，根据f V ?=λ，就 可求出声速。 3．2．2 两个相互垂直谐振动的合成法（简称相位法） 在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为李沙如图形。其轨迹方程为： ()()φφφφ122122122 12 2-=-- ???? ??+???? ??Sin Cos A A XY A Y A X （5） 在一般情况下，此李沙如图形为椭圆。当相位差 12=-=?φφφ时，由（5）式，得 x A A y 12=，即轨迹为一条处在于第一和第三象限的直线[参见图16—2(a)]。
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
静电实验研究实验报告 【实验目的】 1、掌握静电的特点分析静电演示实验成功的关键。 2、掌握静电学的主要实验的演示方法掌握韦氏起电机和范德格拉夫起电机的构 造及使用方法。 3、加深对静电现象及其原理的理解。 【实验器材】静电计 韦氏起电机、范德格拉夫起电机、验电器、验电羽、金属网、尖形布电器、平行板电容器、枕形导体、球形导体、起点盘及静电除尘装置、绝缘体等。 【仪器介绍】一、验电器 验电器是用来检验物质是否带电的仪器。验 电器的结构如图1所示 验电器的工作原理是当带电物质接触金属球 时就会有很少的带电粒子传到验电器上面金属箔 就会张开。验电器金属箔张开的角度和物质带电 量的大小成正比。 利用验电器判断物质所带电量正负的方法很简单先将一个物体与球接触再将另一个物体与 球接触张角变大表明两物体带同种电荷张角变小或张角先变小后变大表明两物体带异号电荷。 二、静电计 将验电器装上刻度盘与金属底座就构成了一个静电计静电计的示意图如右图 静电计可以测量
带点物质的电势。将带点物质连接到小球上显示的就是对于地面的电势。将两个物体分别接于金属球和底座测得的就是两物体的电势差。 三、 起电机 1、 韦氏起电机韦氏起电机是实验室常用的起电 机示意图如下 图 1 验电器示意图 图 2 静电计 图 3 韦氏起电机示意图
韦氏起电机是利用静电感应原理制作的它靠莱顿瓶积累电荷。当积累的电荷达到一定的数量两个金属球就会放电。 2、范德格拉夫起电机 图4 范德格拉夫起电机 范德格拉夫起电机是利用橡胶皮带将负电荷从内部不断的运送到电极上使电机所带的电荷越来越多电势也越来越高。理论上对地电位可以达到无穷大。 【实验内容】 实验一演示感应起电 1、摩擦起电 两种物质相互摩擦电子在力的作用下会从一个物体转移到另一个物体两个物体就会带异号电荷。 丝绸摩擦玻璃棒带正电。毛皮摩擦橡胶棒带负电。 带电玻璃棒接触验电器验电器有张角。带电橡胶棒接触验电器张角闭合。 可见两个带异号电荷。 2、感应起电 将带电物体靠近导体由于同性相斥异性相吸导体靠近带点物质的部分会带异号电荷远离的部分带同种电荷。 将带电玻璃棒靠近验电器验电器有张角可见感应起电。将一个接地的导线接触验电器验电器的张角闭合。将导线离开验电器玻璃棒也远离验电器验电器又有张角表明验电器带电。接地的导线使验电器上与玻璃棒同号的电荷传到地上验电器上就只有与玻璃棒异号的电荷。这时拿带电橡胶棒接触验电器验电器张角闭合。
实验一锥体上滚 【实验目的】： 1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。 2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。 【实验仪器】：锥体上滚演示仪 图1，锥体上滚演示仪 【实验原理】： 能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。实验现象仍然符合能量最低原理。【实验步骤】： 1．将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；
2．将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去； 3．重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。 【注意事项】： 1．移动锥体时要轻拿轻放，切勿将锥体掉落在地上。 2．锥体启动时位置要正，防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。
实验二陀螺进动 【实验目的】： 演示旋转刚体（车轮）在外力矩作用下的进动。 【实验仪器】：陀螺进动仪 图2陀螺进动仪 【实验原理】： 陀螺转动起来具有角动量L,当其倾斜时受到一个垂直纸面向里的重力矩(r ×mg)作用,根据角动量原理, 其方向也垂直纸面向里。
下一时刻的角动量L+△L向斜后方,陀螺将不会倒下,而是作进动。 【实验步骤】： 用力使陀螺快速转动，将其倾斜放在支架上，放手后陀螺不仅绕其自转轴转动，而且自转轴还会绕支架旋转。这就是进动现象。 【注意事项】： 注意保护陀螺，快要停止转动时用手接住,以免掉到地上摔坏。 实验三弹性碰撞仪 【实验目的】： 1. 演示等质量球的弹性碰撞过程，加深对动量原理的理解。 2. 演示弹性碰撞时能量的最大传递。 3. 使学生对弹性碰撞过程中的动量、能量变化过程有更清晰的理解。 【实验仪器】：弹性碰撞仪 图3，弹性碰撞仪
几个有趣的尖端放电实验 我们知道在静电学中， 导体带电时，导体表面突出和尖锐的地方，电荷分布比较密集，使其附近形成很强的电场。导体尖端附近空气中残留的正负离子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并与空气中的气体分子碰撞，将空气分子电离成许多新的正负离子，那些与尖端带同种电荷的离子，受到排斥，远离尖端，形成“电风”。与尖端带异种电荷的离子受到吸引，奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这就是尖端放电。利用尖端放电现象，我们可以完成几个有趣的实验。 (1)可以这样使水带电 实验装置如图1所示，将缝衣针固定在有机玻璃棒上，玻璃棒用夹子固定在铁架台上，针下方放一只盛满清水的塑料盆，塑料盆放在绝缘板上针尖端距水面约5cm~10cm，用导 线将针与感应起电机的一极相连，再将一根导线一端与验电器相连，另一端裸露部分插入水中。转动起电机，由于针的尖端放电，使水带上同种电荷，验电器箔片逐渐张开。 (2)模拟静电除尘 实验装置如图2所示，取圆形铝板一块固定在绝缘支座上(绝缘支座可用玻璃棒固定在底座上制成，在中学物理实验室中易找到，本文后几个实验中均用到绝缘支座)，将缝衣针装上塑料棒后固定在铁架台上，调节铝板与针尖端间距6cm~8cm，用导线将铝板和缝衣针分
别与感应起电机相连，将点燃的蚊香放在铝板和针之间。让起电机起电，使铝板和缝衣针带 电，蚊香烟被铝板吸附，若停止起电，烟又袅袅上升。 (3)旋转的风车 取两个易拉罐，剪一部分铝皮，将铝皮碾压平整，剪出一直径约8cm的圆，再剪成图3a样式的风车，尽量使叶片对称，在其中心处打一小孔，嵌上子母扣作支撑轴承，取缝衣针固定于绝缘支座上，针尖端顶在子母扣的凹坑处，实验装置如图3b所示。实验时，用导线将针与起电机一极相连，转动起电机，起电后，由于叶轮的尖端放电，在反冲作用下，风车 旋转起来。 (4)电风驱动的纸杯 取一个一次性的薄纸杯，在杯底中心处打一小孔，嵌上子母扣作支撑轴承。取自行车辐条一根，一端挫尖，另一端固定于小木块上，尖端顶在子母扣的凹坑里，再取两片大些的易拉罐铝皮，碾压平整，分别剪成长约10cm，宽约4cm的长方形，而后剪成排针状，将两
声速测量实验报告 姓名：陈岩松 学号：5501215012 班级：本硕实验班151班实验名称声速的测量 实验目的1.用驻波法和相位法测声速。 2.学会用逐差法进行数据处理。 3.了解声波在空气中的传播速度与气体状态参量的关系。 4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的功能。 实验原理声速v、声源振动频率f和波长λ之间的关系是 λf v= 所以只要测得声波的频率f和波长λ，就可以求得声速v。其中声波频率频率计测得。本实验的主要任务是测量声波波长λ，用驻波法和相位法测量。 1.相位法 波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。在波的传播方向上任何两点，如果其振动状态相同或者其相位差为π2的整数倍，这两点的距离等于波长的整数倍，即λn l=（n为一整数）。 若超声波发出的声波是平面波，当接收器面垂直于波的传播
方向时，其端面上各点都具有相同的相位。沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射器的电信号同相。继续移动接收器，直到找到的信号再一次与发射器的激励电信号同相时，移过的这段距离就等于声波的波长。 实际操作时，我们用的是利用李萨如图形寻找同相或反相时椭圆退化成直线的点。 2.驻波法 按照驻波动理论，超声波发生器发出的平面波经介质到接收器，若接收面与发射面平行，声波在接收面就会被垂直反射，于是平面声波在两端面间来回反射并叠加。当接收端面与发射头间的距离恰好等于半波长的整数倍时，叠加后的波 λ。当就形成驻波。此时相邻两波节间的距离等于半个波长 2 发生器的激励频率等于驻波系统的固有频率（本实验中压电陶瓷的固有频率）时，会产生驻波共振波腹处的振幅达到最大值。 声波是一种纵波。由纵波的性质知，驻波波节处的声压最大。当发生共振时，接收端面处为一波节，接收到的声压最大，转换成的电信号也最强。移动接收器到某个共振位置时，示波器上又会出现最强的信号，继续移动到某个共振位置，则 λ。 两次共振位置之间的距离即为 2
尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响 要求：通过查阅资料，解释尖端放电现象。建立不同尖端放电模型，研究电场分布及能量分布图，进行比较，得出结论。 例如：建立如下模型仿真其放电情况 小组成员：XXX XXX XXX
尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响 原理解释 处于静电平衡状态的导体，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面(这是因为，假设导体内部有电荷，导体内部的场强就不可能为零，自由电荷就会发生定向移动，导体也就没有处于静电平衡状态)；在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷(关于这一点，不妨设想一个极端情况的例子：一枝缝衣针，带电后由于同种电荷相互排斥，电荷自然要被“挤”到针的两端)。 导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离。这个现象叫做空气的电离(ionization)。中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带点粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫做尖端放电。 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒，保持与大地的良好接触。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与于云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。 尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电。 电场矢量分布图
物理实验报告之避雷针 实验目的：观察理解尖端放电 实验仪器：模拟避雷针装置，高压电源。 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。 【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。
实验原理应用： 避雷针 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 心得体会：生活中应用尖端放电的例子数不胜数，通过这次演示实验，使我了解了生活中处处存在物理。因此我们要细心并认真的观察生活，并且不断思考。
大学物理演示实验报告 水波盘 【实验目的】利用水波的投影显示波的形成、传播、反射、干涉和衍射等的形象。 【实验器材】水波盘演示仪，如图20-1所示。有水槽、振动源、光源、各种振子（包括单振子、双振子、 平面波振子）及挡板2块 水槽及壳体水槽是用底部装有密封、透明玻璃的不锈钢盆制成。壳体用金属材料制成，上面放有水槽，正面竖直安装毛玻璃，作为水波投影的屏幕。框架内部倾斜45°装有平面镜，用来反射水面的影象到屏幕上，底部装有变压电源，后面装有一立杆。立杆上端安装光源盒，中部安装振动源盒，在立杆的中部开有长槽孔，用来调节振动源盒的高度。 振动源振动源采用电磁、激励式。它是由电磁铁、电位器、振杆、振子、主板等组成。振频调节是一个与电磁铁线圈串联的可调电阻，控制其电流以改变振动的频率。调节振幅螺丝，可使投影波形的清晰度达到最佳。振动源盒后面有一插孔，使用时与光源盒插头相接。光源 光源为盒式机械遮挡频闪光源，灯泡为12V 100W幻灯机溴钨灯，频闪器是由直流微型电动机驱动一个可旋转的遮挡叶片，使其遮光次数为50?60次/秒。盒的顶部开有散热窗，当电机旋转时，带动遮光叶片，驱动盒内热空气排除盒外，使之降温。 实验原理】 两列同频率、振动方向相同、相差恒定的波在某一区域相遇，会产生干涉现象。有的地方振动始终干涉加强，有的地方干涉减弱。理论计算表明，干涉加强与干涉减弱由下式确定：（20-1） 其中， 【实验操作与现象】 1．准备工作，为波长。 （a）在水槽内注3?8mm深的清水，充分湿润水槽四周及实验用的附件。
（b）将振荡波所需的振子固定在承接块上，调节振动源盒的高度，使振子插入水面1-2mm。（c）先把光源电源插头、直流电源插头及振源插头插入到相对应的插座中，再插上交流220伏输入电源插头。 2．实验操作 （a）圆形波将单振子固定在承接块上，打开电源开关，溴钨灯亮，遮光叶轮转动，振杆弹动，屏幕上即显示图象，为圆形波，如图20-2所示。 根据实验需要调节振频旋扭，当振动次数与光源频闪次数一致时，水波在屏幕上的图象是处在静止状态；当振动次数大于频闪次数时，水波在屏幕上的图象是扩散状态；当振动次数小于频闪次数时，水波投影图象为收缩状态。如果水波投影图象不清晰时，慢慢调节振幅螺丝，直至清晰。 图20-2（a）是一次间歇振动所形成的波纹。图20-2（b）是连续振动所形成的波纹 （b）波的衍射 按（a）上述方法调整好圆形波后，将两块挡板一字形放在离振中心约20mm处，两块挡板缝隙距离接近波长，然后调整挡板间隙距离，则可见到不同的衍射投影图象。 （c）双振子干涉波 把单振子取下，将双振子固定好，可看到明显的干涉波形投影图象，如图20-3所示。如果水波投影图象不清晰时，慢慢调节振幅螺丝，直至清晰。 （d）平面波 把双振子取下，将平面振子固定好，使振子的平面与水平面平行，相交处要充分湿润，否则投影图象将略有弯曲。波形图如图20-4所示。 （e）波的反射 在平面波前45°斜放直挡板，即可看到平面反射波的投影图象。 【注意事项】 1．因溴钨灯工作时产生大量的热能，故实验时间较长时，不要碰触光源盒以免烫伤。2．水槽加水时不要过满，以免水溢出水槽，淋湿框内的电源变压器，损坏仪器。 3．输入电源电压不稳定时，暂时不要开机。 4．实验结束后，将振杆还原在自由状态。 【实验目的】：借助视觉暂留演示声波。 【实验仪器】：声波可见演示仪。 【实验原理】：不同长度，不同张力的弦振动后形成的驻波基频、协频各不相同，即合成波形各不相同。本装置产生的是横波，可借助滚轮中黑白相间的条纹和人眼的视觉暂留作用将其显示出来。 【实验步骤】： 1、将整个装置竖直放稳，用手转动滚轮。 2、依次拨动四根琴弦，可观察到不同长度，不同张力的弦线上出现不同基频与协频的驻波。 3、重复转动滚轮，拨动琴弦，观察弦上的波形。 【注意事项】： 1、滚轮转速不必太高。 2、拨动琴弦切勿用力过猛。 【实验目的】：演示翼形升力的产生。