中学物理实验报告-实验二：尖端放电演示

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@。

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。

尖端放电本周我们又上了一堂别开生面的物理演示实验课。

这次的演示实验大多数都是跟电磁学有关的，跟我们正在学习的内容紧密相联，增长了见识又加深了对课本的理解。

本次课上看到了许多有趣的实验，像尖端放电，卢瑟福散射实验，电磁阻尼摆等等，每一个都让我印象深刻。

但给我印象最深的就是尖端放电，这也是本次实验课中最危险的。

尖端放电这个词我们从小就听说了，原先就是知道电能从尖的地方释放出去，并不明白其原理。

到了中学时期，老师给做了“电风转筒”，“电风吹烛”等趣味物理实验，使我对电学的神奇现象更加的感兴趣了，直到本学期上了大学物理课我终于明白了其中的道理。

尖端放电简单的说就是在强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象。

他属于一种电晕放电。

这是因为导体尖锐处曲率很大，电荷面密度就大，因而电势梯度大，尖端附近的电场特别强，当场强超过空气的击穿场强时就会发生空气被电离的放电现象，叫做尖端放电。

尖端放电在我们的生活中有很多的应用。

小的方面主要是电子打火装置，比如打火机，燃气炉，燃气热水器等都是靠尖端放电产生的火花来点火的。

由于这种放电的能量较大,所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。

大的方面主要就是避雷针。

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。

将尖端放电知识与静电屏蔽知识结合起来就可以应用到生活中更多的地方，比如在高压带电作业中工人常常穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服，这样可以对人体起屏蔽保护作用，避免人受到电击伤害。

还有家喻户晓的鸟巢，运用的不是避雷针，而是避雷网。

“鸟巢” 的整个“钢筋铁骨”就是一个“笼式避雷网”。

为了防止雷击对人体的伤害，场馆内人能触摸到的部位上，比如钢结构，都作了特殊处理，抵消了雷电对人的影响，绝对不会伤害到人。

同时，“鸟巢”内几乎所有的设备都和避雷网连接，保证雷电来临的一瞬间，能顺利将巨大电流导入地下，保证了场馆自身、仪器设备和人身的安全。

尖端放电的实验研究文/赵强尖端放电现象是静电学的重要内容，有不少文献对尖端放电的演示实验（主要指烛焰偏向实验）作了论述，但结论不一，且存在一些不妥．本文将从理论和实验两个方面对这一现象作一探讨，并结合有关文献观点谈一下笔者的分析，同时介绍笔者在教学中自创的新实验．以供同仁参考讨论．一、尖端放电原理［1］对尖端放电现象，教材通常的解释是：电荷在导体上分布时，导体的尖端处电荷最多，因而尖端附近的电场特别强．在尖端强电场的作用下，空气中残留的离子会发生激烈的运动．在激烈运动过程中，它们和空气分子相碰撞，会使空气分子电离，从而产生大量的新离子．与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端，与尖端上的电荷中和．与尖端上电荷同号的离子受到排斥，远离尖端形成“电风”．二、“电风”问题的理论分析［2］、［3］根据上面的解释，学生常提出这样的疑问：既然与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端，那么，这些离子流也应形成“电风”，它不是向外的“吹风”，而是指向尖端的“吸风”．不少文献的作者也持“吸风”的观点．尖端放电时有没有“吸风”现象呢？要解释这一问题，就应对气体放电的物理过程作进一步分析．绝对纯净、中性状态的气体是不导电的，只有在气体中出现了带电粒子（电子、正离子、负离子）以后，气体才可能导电，并在电场作用下发展成为各种形式的气体放电现象．空气中含有数量很少的带电粒子，它们在电场的作用下会被吸向与之异号的电极，形成电流．此电流值极小，只能看作是微小的泄漏．但如果电场足够大时，吸向电极的带电粒子就会有足够的动能撞击中性气体分子使之电离，即发生碰撞游离．游离出来的带电粒子又参加到撞击中去，于是游离过程就象雪崩似地增长起来，称为电子崩．电场足够大时，这种电子崩可不必依赖外界游离因素而仅由电场作用自行维持和发展，这就形成了自持放电，发生自持放电的最低电场强度称为临界场强．在大体均匀的电场中，各处的强场差异不大．任意某处形成自持放电时，电子崩所形成的空间电荷将促使其它部分电场增长，自持放电会很快发展到电极间的整个间隙，气隙即被击穿．击穿后的气隙间正负带电粒子分别顺着和逆着场强方向向电极运动，不会形成固定指向的“电风”，即不会有“吹风”或“吸风”现象．在尖端电极的情况下，放电的发展过程有所不同．当电压还比较低时，尖端处的电场强度就有可能超过临界场强，即发生自持放电，由于离尖端稍远处场强已大为减弱，故自持放电只能局限在尖端附近的空间内，不能扩展出去．于是撞击游离产生的大量正负带电粒子大都集中在尖端附近，距尖端不过几个毫米，这一小区域我们不防称之为游离区．这样与尖端电荷同号的的带电粒子受到排斥而离开游离区，飞向远方，形成“吹风”现象．相反，与尖端电荷异号的带电粒子，受到吸引而趋向尖，并与尖端上的电荷中和．这部分趋向尖端的带电粒子大都分布在范围很小的游离区内，因而不会对外部形成“吸风”现象．教材中，有关尖端放电的插图中将游离区画得过大，又没加文字说明，是造成学生提出“吸风”疑问的主要原因．三、“电风车”反冲运动的分析［4］用感应起电机的两个电极分别给“电风车”带电，即分别使“电风车”带上正电荷或负电荷．两种情形下，“电风车”都会背离尖端指向而旋转，这是由于尖端放电时形成的“吹风”的反冲作用．图1如图1所示，此时“电风车”的尖端受到三个力作用：（1）异号电荷的吸引作用；（2）同号电荷对尖端的排斥作用；（3）异号电荷被吸引到尖端中和时的碰撞作用．（1）和（3）对尖端的作用相反，可以抵消．但不论尖端电荷的正负，由于（2）的排斥作用的存在，就使得“电风车”做反冲运动．四、烛焰偏向的实验研究（一）文献观点“电风”作用下的烛焰偏向实验，是说明尖端放电现象和“电风”存在的常用方法．已有不少文献对烛焰偏向的机理进行了深入探讨，其中对尖端带正电荷时“吹开”烛焰的问题，都得出了相同的结论（这里不再探讨），但对尖端带负电荷时的烛焰偏向及解释说法不一．有人认为［4］、［5］：尖端放电时，空气被电离产生正离子和电子（虽然也有负离子，但和电子相比数量极少）．由于正离子的质量和体积远大于电子的质量和体积，所以当正离子流、电子流对烛焰产生碰撞时，起主要作用的是正离子流．故尖端带负电荷时，形成所谓的“吸风”而使烛焰偏向尖端，他们似乎从实验中也得到证实．从前文对气体放电的物理过程分析可知，“吸风”现象是不存在的，对持“吸风”观点的人，纠其原因主要是他们对尖端放电时的“游离区”没作深入研究．尖端带负电荷时，烛焰偏向如何？实验中出现的“吸焰”现象是不是“电风”所为？又作何解释呢？下面就这些问题作一实验探讨．（二）实验及结果［6］为较全面地了解尖端带负电荷时烛焰偏向问题，实验时可在烛焰附近选取四个有代表性的点：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，如图2所示．图2 图3实验时，依次把尖端放入这四个点后，再用感应起电机（由转动快慢调节电压）或晶体管高压电源给导体带负电，得到如下实验结果．结果1将尖端置于A点，即离烛焰根部较近时，烛焰偏向如图3所示．可看到：电压较低时，尖端处的烛焰被“吸引”，烛焰顶端稍有偏离，如图3（ａ）所示；电压较高时（近20ｋＶ或更高），尖端上方且离尖端较近的烛焰被“吸引”，其余部分的烛焰是被“吹开”的，如图3（ｂ）所示．结果2将尖端置于B点，即离烛焰根部较远时，烛焰偏向如图4所示，提高电压烛焰偏向更大一些．可见，这时的烛焰是被“电风”吹开的．结果3将尖端置于C点，即离烛焰上部较近时，随着电压由低到高，烛焰先是被尖端“吸引”一下后，再被“电风”吹成如图5所示的情况．图4 图5结果4将尖端置于D点，即离烛焰上部较远时，“电风”一致表现为把烛焰吹向远方．（三）实验结果分析由实验结果可知：尖端带负电荷时，烛焰总体表现为被“吹开”，但有时也被“吸引”．这是为什么呢？首先，我们应明确，烛焰明火部分正离子的密度比负离子大；形成尖端放电时有临界场强；放电“游离区”仅限于尖端附近几毫米的区域，且“电风”在“游离区”外．结果1的解释电压较低时，可分两种情形：（1）尖端末达到临界场强，又离烛焰明火接近．此时，表现为近尖端明火中的正离子和尖端负电荷相“吸引”；离开尖端稍远处，由于场强已很小，对烛焰上部的“吸引”作用已不明显．（2）尖端刚达到临界场强，相对讲放电较弱，形成的“电风”不强”．此时，近尖端处的明火小部分处于“游离区”，表现为近尖端处的正离子（含明火处的正离子和空气电离出的正离子）和尖端电荷相“吸引”．尖端稍远处，即烛焰上部受较弱“电风”作用，稍有倾斜．可见，电压较低时的“吸引”观点主要是由于近尖端处异号电荷间的作用，并非“电风”作为，更不能说成是“吸风”现象．持“吸风”观点的人实验中看到的应是电压较低时的情况．电压较高时，由于尖端离烛焰较近，烛焰小部分处于“游离区”，即处于“无风”区．此时，也表现为近尖端处正离子和尖端负电荷的“吸引”．烛焰下部稍远处，一方面受“电风”作用；另一方面，烛焰燃烧时带动热气流上升，使得近尖端下部空气电离的正离子因随热流上升而密度较小（与近尖端上部比），就表现出近尖端上部的烛焰被带负电的尖端“吸引”．对于烛焰上部，已超出“游离区”，是“吹风”所为．结果2和结果4的分析此时，烛焰处于“游离区”外，“电风”的作用，即大量电子流的碰撞使烛焰偏离．结果3的分析电压较低时，表现为“吸引”（参考结果1的解释）．电压升高时，由于“电风”强烈，使得下部的烛焰偏离尖端较远，再加上热气流的上升作用，表现出烛焰上段先被“吸引”一下后，最终被“电风”吹开（明火C点处为数较少的正离子与尖端负电荷的“吸引”作用被掩盖）．一旦离开尖端，C处烛焰便不会再被“吸”．五、尖端放电的创新实验对尖端放电现象，常以“电风车”的反冲运动或烛焰偏向实验来说明．在教学中，笔者又设计出三种演示方法，学生反映效果很好．方法一教师用感应起电机先演示火花放电，并提示学生在感应起电机转动较慢时，仍可产生点火花．再在感应起电机的一放电球上用线绑一缝衣针，调整电柄使针尖对着另一放电球，并使针尖和放电球间的距离与演示火花放电时两放电球间的距离差不多相等．此时，即使快速转动感应起电机，也无火花产生．方法二将两枚缝衣针固定在绝缘支架上（如用热针在蜡烛上穿洞固定）；调整高度，使针尖对准两个验电器的金属球；针尖与金属球之间的距离约1—2ｃｍ，并使两验电器远离；用导线将感应起电机的两电极分别和两针相连（放电柄远离）；转动感应起电机，可观察到：两验电器的指针立即张开；将两验电器的金属球相接触，发现指针张角变小甚至闭合．方法三在一验电器的金属球上放一长缝衣针（如用烧溶的蜡烛液粘上）；把另一验电器的金属球对准针尖并相距1—2ｃｍ；用导线将感应起电极的一电极与针相连；转动感应起电机，可观察到：两验电器的指针张开，可验证它们带的是异号电荷．方法一中，两种放电现象处于同一环境中（都用感应起电机），放电现象的差异对比明显，能给学生以鲜明生动的感性认识，有助于学生理解两种放电现象．方法二和方法三两实验，即具有方法一的优点，又能将看不到的“电风”的面目——带电粒子由验电器显示出来，并能检验形成“电风”的带电粒子的正负，使这一微观机制宏观化．课堂上，结合教学内容，让学生对上述现象进行分析、解释，更有助于学生深入理解尖端放电的本质，积累科学探索的方法，学生在思考解答中，使新旧知识融为一体，前者得以巩固，后者得以深化．参考文献1 赵凯华．电磁学．北京：高等教育出版社，19862 周泽存．高压电技术．水力电力出版社，19883 邹来智等．尖端放电为什么不“吸风”．物理通报，1998（3）4 杨志荣．关于“电风”的形成原因分析．物理通报，1998（1）5 秦学宽．奇异的物理现象“电风”．物理教学，1987（1）6 杨国亮．再论“电风”与烛焰的偏向问题．物理通报，1998（11）。

尖端放电实验报告标题：尖端放电实验报告一、实验目的：通过尖端放电实验，观察、测量和分析尖端放电现象，并探讨尖端放电的原理。

二、实验器材与材料：1. 尖端放电设备（包括高压电源、尖端电极等）2. 放电介质（例如空气、氮气等）3. 放电间隙测量仪器（例如电压表、钳型电流表等）4. 实验台板、导线等三、实验步骤：1. 搭建尖端放电实验装置：将尖端电极与高压电源相连接，保持一定的放电间隙，并将实验台板上的导线与电源相连。

2. 开启高压电源，以一定的电压施加在尖端电极上。

3. 分别使用空气、氮气等作为放电介质，记录并观察放电现象。

4. 使用放电间隙测量仪器，测量尖端放电的电压、电流等参数。

5. 尝试调节电压、放电介质等条件，观察对尖端放电现象的影响。

6. 测量和记录各种条件下的放电参数，并根据数据分析尖端放电的原理和规律。

四、实验结果与分析：1. 观察到尖端放电的现象，可以看到细长的电弧或火花从尖端电极处产生。

2. 通过测量尖端放电的电压和电流，分析其特性曲线，得到放电起始电压和放电电流等数据。

3. 实验结果表明，放电介质对尖端放电现象有一定的影响，氮气等非常规介质下比空气中的放电更加明显。

4. 调节电压、放电介质等条件可以改变尖端放电的性质和行为，进一步认识尖端放电的原理和规律。

五、实验结论：通过尖端放电实验，我们观察到了尖端放电的现象，并测量了其电压、电流等参数。

根据实验结果和数据分析，我们可以得出以下结论：1. 尖端放电是在高电场强度下，电极尖端周围的离子化气体发生电离而产生的现象。

2. 放电介质的种类和性质对尖端放电有一定的影响，非常规介质下尖端放电更加明显。

3. 放电前后的电压、电流等参数可以反映尖端放电的特性，通过调节电压、放电介质等条件可以改变尖端放电的性质和行为。

4. 尖端放电实验对于研究高电场下气体电离现象、气体放电等具有重要的实验意义和科学价值。

六、改进意见：1. 可尝试使用其他放电介质（如氩气、氦气等）进行尖端放电实验，探究不同介质下的尖端放电效应。

班级：09级物教（1）班姓名：谢国龙（12009243977）高海强（12009243975）1、等离子放电球【实验原理】：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。

【试验操作】：用手指轻触玻璃球的表面，球内产生彩色的辉光玻璃球内充有某种单一气体或混合气体，球内电极接高频高压电源，手指轻轻触摸玻璃球表面，人体即为另一电极，气体在极间电场中电离、复合，而发生辉光。

玻璃球内所充的气体不同，球内压强不同（即不同的真空度），所产生的辉光的颜色也不同。

2、共振演示仪【演示仪装置】：【实验原理】：该仪器利用长短不同的弹性钢片在周期性外力作用下作强迫振动，当弹性片的固有频率与强迫外力的频率相同时产生共振现象。

调节频率，将在弹性片中可形成驻波。

【演示操作】：将仪器放置水平桌面上，接通电源，仔细调节电源电压，使电机转速逐渐增快，可观察到弹性钢片从长到短逐个振动，当调节到一定频率时，在较长的钢片中可形成驻波3、光学幻像【实验原理】：你看到的这只玫瑰，其实是一朵玫瑰模型的影像，模型实物隐藏在展品的壳体里面，它是通过一个大凹面反光镜成像在窗口外的缘故。

我们知道，一个物体放置在凹面反光镜的二倍焦距附近，它的影像也在凹面反光镜的二倍焦距附近，这是凹面反光镜独有的光学特性。

凹面反光镜不但在焦距之外能成明亮看得见的物体影像，而且在焦距处有很好的聚集作用。

因此它广泛地应用在探照灯照明、太阳能利用及遥感天线和光学仪器中。

【演示操作】：接通电源，观众站到距展品１米左右处，可看到一只清晰的玫瑰，当你用手去摸时，却没摸到玫瑰。

试验二 尖-板放电和沿面放电一、实验目的1．掌握尖-板放电和沿面放电的基本概念。

2．观察尖-板气隙放电击穿、气体沿面放电等现象及其特点。

3．了解气体放电的原理和气体放电的现象和形式、影响因素及伴随的效应。

4．认识其发展过程及影响击穿电压的各主要因素，加深对气体放电理论的理解。

二、实验预习概念：电离；撞击电离；光电离；电晕；电子崩；流注；先导放电；自持放电；滑闪放电；沿面放电；电击穿；热击穿，雷电放电。

判断：空气是绝缘介质；电晕放电的现象；尖板放电是不均匀电场造成的；沿面放电是特殊的气体放电，沿面放电的三个阶段；沿面闪络电压小于气隙击穿电压。

相关知识点：电场、介质极化、偶极子、介电常数、气隙击穿、帕邢定律、汤森德放电理论、流注放电理论、电晕放电、伏秒特性、大气过电压、内部过电压。

三、实验内容1.测量尖-板放电中不同气隙间距的击穿电压，并观察气隙击穿的现象及伴随的效应。

2.观察固体绝缘介质（玻璃）表面气隙击穿实验现象、实验特性和伴随的实验效应。

1)刷状放电的观察2)滑闪放电的观察3)沿面闪络的观察四、实验仪器1．实验开关指示操作台。

2．量程（0—600）V电压表。

3．接触调压器TDGC-10/0.5，输入220V，输出（0-250）V。

4．试验变压器YDJ-10（100/0.22）kV。

5．50cm绝缘水电阻。

6．交流尖—板放电装置：尖极、板极、塑料屏障、滑轨、标尺。

7．沿面放电实验装置：圆柱电极一对、玻璃板。

8．接地线。

五、尖-板放电和沿面放电实验原理1．气体带电质点的产生纯净的中性状态的气体是不导电的,只有在气体中出现了带电质点(电子、离子等)以后，才能导电，并在电场的作用下，发展成各种形式的气体放电现象。

气体中带电质点的来源为：一是气体分子本身发生电离；二是气体中的固体或液体金属发生表面电离。

当外界加入的能量很大，使电子具有的能量超过最远轨道的能量时，电子就跳出原子轨道之外，成为自由电子。

这样，就使原来的一个中性原子变成一个自由电子和一个带正电荷的离子，这种现象称为电离。

通过一些小实验研究尖端放电原理09125718 杨皙1 引言尖端放电不仅是一种在大自然中常见的电现象，它在日常生活或生产技术上也都有很重要的应用。

种种事实都显示出尖端放电的重要性，而我们大多数人却未必对它很了解。

因此，为了能够更加具体形象地认识这一物理现象及原理，从而更好地利用它来解决人类在实际生活中和生产技术上的相关问题，我们特意设计了几个实验来演示尖端放电现象，并就尖端放电的实质内容做出了深入的解释。

2 尖端放电原理通常情况下空气是不导电的，但是如果电场强度特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，它就有可能被“撕开”，这个现象就叫做空气的电离。

由于电离后的空气有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了。

空气导电后，被激发出来的负电荷就是电子，而失去电子的原子带正电，叫做正离子。

由于同种电荷互相排斥，导体上的静电荷总是分布在表面上，而且一般来说分布是不均匀的，使得空气中残存的少量离子发生加速运动，这些被加速的离子与空气分子相碰撞后，使更多的空气分子电离，从而产生大量新的离子。

与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方形成“电风”，把蜡烛火焰吹向一边，甚至吹灭。

3 几个尖端放电实验( 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 5 c m ~l O c m，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，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 6 c m~8 c m，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。

物理教学中尖端放电实验方法的研究
张芳;朱楠
【期刊名称】《物理通报》
【年(卷),期】2001(000)004
【摘要】@@ 处于静电平衡的导体尖端电荷密度较大,从而使导体尖端附近的场强就特别强,这会导致尖端放电.对于尖端放电现象,在中学物理教学中,常常用蜡烛火焰在尖端附近的电场作用下被吹离原位置来演示,又称"电风".
【总页数】2页(P32-33)
【作者】张芳;朱楠
【作者单位】首都师范大学物理系,北京,100037;首都师范大学物理系,北
京,100037
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.把物理的科学方法贯穿于实验教学中——浅谈物理实验对全面提高学生的科学素养的影响 [J], 刘玉兰
2.加强研究总结方法——新课标下初中物理实验教学中研究方法归纳 [J], 蒋荫全;
3.试论研究性的物理实验与教学中的物理实验之异同 [J], 朱琴;赵诗华
4.高中物理实验教学中学生物理核心素养培养方法研究 [J], 欧阳启华
5.在普通物理实验教学中突出物理实验方法教育 [J], 李惠玲
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尖端放电的实验研究文/赵强尖端放电现象是静电学的重要内容，有不少文献对尖端放电的演示实验（主要指烛焰偏向实验）作了论述，但结论不一，且存在一些不妥．本文将从理论和实验两个方面对这一现象作一探讨，并结合有关文献观点谈一下笔者的分析，同时介绍笔者在教学中自创的新实验．以供同仁参考讨论．一、尖端放电原理［1］对尖端放电现象，教材通常的解释是：电荷在导体上分布时，导体的尖端处电荷最多，因而尖端附近的电场特别强．在尖端强电场的作用下，空气中残留的离子会发生激烈的运动．在激烈运动过程中，它们和空气分子相碰撞，会使空气分子电离，从而产生大量的新离子．与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端，与尖端上的电荷中和．与尖端上电荷同号的离子受到排斥，远离尖端形成“电风”．二、“电风”问题的理论分析［2］、［3］根据上面的解释，学生常提出这样的疑问：既然与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端，那么，这些离子流也应形成“电风”，它不是向外的“吹风”，而是指向尖端的“吸风”．不少文献的作者也持“吸风”的观点．尖端放电时有没有“吸风”现象呢？要解释这一问题，就应对气体放电的物理过程作进一步分析．绝对纯净、中性状态的气体是不导电的，只有在气体中出现了带电粒子（电子、正离子、负离子）以后，气体才可能导电，并在电场作用下发展成为各种形式的气体放电现象．空气中含有数量很少的带电粒子，它们在电场的作用下会被吸向与之异号的电极，形成电流．此电流值极小，只能看作是微小的泄漏．但如果电场足够大时，吸向电极的带电粒子就会有足够的动能撞击中性气体分子使之电离，即发生碰撞游离．游离出来的带电粒子又参加到撞击中去，于是游离过程就象雪崩似地增长起来，称为电子崩．电场足够大时，这种电子崩可不必依赖外界游离因素而仅由电场作用自行维持和发展，这就形成了自持放电，发生自持放电的最低电场强度称为临界场强．在大体均匀的电场中，各处的强场差异不大．任意某处形成自持放电时，电子崩所形成的空间电荷将促使其它部分电场增长，自持放电会很快发展到电极间的整个间隙，气隙即被击穿．击穿后的气隙间正负带电粒子分别顺着和逆着场强方向向电极运动，不会形成固定指向的“电风”，即不会有“吹风”或“吸风”现象．在尖端电极的情况下，放电的发展过程有所不同．当电压还比较低时，尖端处的电场强度就有可能超过临界场强，即发生自持放电，由于离尖端稍远处场强已大为减弱，故自持放电只能局限在尖端附近的空间内，不能扩展出去．于是撞击游离产生的大量正负带电粒子大都集中在尖端附近，距尖端不过几个毫米，这一小区域我们不防称之为游离区．这样与尖端电荷同号的的带电粒子受到排斥而离开游离区，飞向远方，形成“吹风”现象．相反，与尖端电荷异号的带电粒子，受到吸引而趋向尖，并与尖端上的电荷中和．这部分趋向尖端的带电粒子大都分布在范围很小的游离区内，因而不会对外部形成“吸风”现象．教材中，有关尖端放电的插图中将游离区画得过大，又没加文字说明，是造成学生提出“吸风”疑问的主要原因．三、“电风车”反冲运动的分析［4］用感应起电机的两个电极分别给“电风车”带电，即分别使“电风车”带上正电荷或负电荷．两种情形下，“电风车”都会背离尖端指向而旋转，这是由于尖端放电时形成的“吹风”的反冲作用．图1如图1所示，此时“电风车”的尖端受到三个力作用：（1）异号电荷的吸引作用；（2）同号电荷对尖端的排斥作用；（3）异号电荷被吸引到尖端中和时的碰撞作用．（1）和（3）对尖端的作用相反，可以抵消．但不论尖端电荷的正负，由于（2）的排斥作用的存在，就使得“电风车”做反冲运动．四、烛焰偏向的实验研究（一）文献观点“电风”作用下的烛焰偏向实验，是说明尖端放电现象和“电风”存在的常用方法．已有不少文献对烛焰偏向的机理进行了深入探讨，其中对尖端带正电荷时“吹开”烛焰的问题，都得出了相同的结论（这里不再探讨），但对尖端带负电荷时的烛焰偏向及解释说法不一．有人认为［4］、［5］：尖端放电时，空气被电离产生正离子和电子（虽然也有负离子，但和电子相比数量极少）．由于正离子的质量和体积远大于电子的质量和体积，所以当正离子流、电子流对烛焰产生碰撞时，起主要作用的是正离子流．故尖端带负电荷时，形成所谓的“吸风”而使烛焰偏向尖端，他们似乎从实验中也得到证实．从前文对气体放电的物理过程分析可知，“吸风”现象是不存在的，对持“吸风”观点的人，纠其原因主要是他们对尖端放电时的“游离区”没作深入研究．尖端带负电荷时，烛焰偏向如何？实验中出现的“吸焰”现象是不是“电风”所为？又作何解释呢？下面就这些问题作一实验探讨．（二）实验及结果［6］为较全面地了解尖端带负电荷时烛焰偏向问题，实验时可在烛焰附近选取四个有代表性的点：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，如图2所示．图2 图3实验时，依次把尖端放入这四个点后，再用感应起电机（由转动快慢调节电压）或晶体管高压电源给导体带负电，得到如下实验结果．结果1将尖端置于A点，即离烛焰根部较近时，烛焰偏向如图3所示．可看到：电压较低时，尖端处的烛焰被“吸引”，烛焰顶端稍有偏离，如图3（ａ）所示；电压较高时（近20ｋＶ或更高），尖端上方且离尖端较近的烛焰被“吸引”，其余部分的烛焰是被“吹开”的，如图3（ｂ）所示．结果2将尖端置于B点，即离烛焰根部较远时，烛焰偏向如图4所示，提高电压烛焰偏向更大一些．可见，这时的烛焰是被“电风”吹开的．结果3将尖端置于C点，即离烛焰上部较近时，随着电压由低到高，烛焰先是被尖端“吸引”一下后，再被“电风”吹成如图5所示的情况．图4 图5结果4将尖端置于D点，即离烛焰上部较远时，“电风”一致表现为把烛焰吹向远方．（三）实验结果分析由实验结果可知：尖端带负电荷时，烛焰总体表现为被“吹开”，但有时也被“吸引”．这是为什么呢？首先，我们应明确，烛焰明火部分正离子的密度比负离子大；形成尖端放电时有临界场强；放电“游离区”仅限于尖端附近几毫米的区域，且“电风”在“游离区”外．结果1的解释电压较低时，可分两种情形：（1）尖端末达到临界场强，又离烛焰明火接近．此时，表现为近尖端明火中的正离子和尖端负电荷相“吸引”；离开尖端稍远处，由于场强已很小，对烛焰上部的“吸引”作用已不明显．（2）尖端刚达到临界场强，相对讲放电较弱，形成的“电风”不强”．此时，近尖端处的明火小部分处于“游离区”，表现为近尖端处的正离子（含明火处的正离子和空气电离出的正离子）和尖端电荷相“吸引”．尖端稍远处，即烛焰上部受较弱“电风”作用，稍有倾斜．可见，电压较低时的“吸引”观点主要是由于近尖端处异号电荷间的作用，并非“电风”作为，更不能说成是“吸风”现象．持“吸风”观点的人实验中看到的应是电压较低时的情况．电压较高时，由于尖端离烛焰较近，烛焰小部分处于“游离区”，即处于“无风”区．此时，也表现为近尖端处正离子和尖端负电荷的“吸引”．烛焰下部稍远处，一方面受“电风”作用；另一方面，烛焰燃烧时带动热气流上升，使得近尖端下部空气电离的正离子因随热流上升而密度较小（与近尖端上部比），就表现出近尖端上部的烛焰被带负电的尖端“吸引”．对于烛焰上部，已超出“游离区”，是“吹风”所为．结果2和结果4的分析此时，烛焰处于“游离区”外，“电风”的作用，即大量电子流的碰撞使烛焰偏离．结果3的分析电压较低时，表现为“吸引”（参考结果1的解释）．电压升高时，由于“电风”强烈，使得下部的烛焰偏离尖端较远，再加上热气流的上升作用，表现出烛焰上段先被“吸引”一下后，最终被“电风”吹开（明火C点处为数较少的正离子与尖端负电荷的“吸引”作用被掩盖）．一旦离开尖端，C处烛焰便不会再被“吸”．五、尖端放电的创新实验对尖端放电现象，常以“电风车”的反冲运动或烛焰偏向实验来说明．在教学中，笔者又设计出三种演示方法，学生反映效果很好．方法一教师用感应起电机先演示火花放电，并提示学生在感应起电机转动较慢时，仍可产生点火花．再在感应起电机的一放电球上用线绑一缝衣针，调整电柄使针尖对着另一放电球，并使针尖和放电球间的距离与演示火花放电时两放电球间的距离差不多相等．此时，即使快速转动感应起电机，也无火花产生．方法二将两枚缝衣针固定在绝缘支架上（如用热针在蜡烛上穿洞固定）；调整高度，使针尖对准两个验电器的金属球；针尖与金属球之间的距离约1—2ｃｍ，并使两验电器远离；用导线将感应起电机的两电极分别和两针相连（放电柄远离）；转动感应起电机，可观察到：两验电器的指针立即张开；将两验电器的金属球相接触，发现指针张角变小甚至闭合．方法三在一验电器的金属球上放一长缝衣针（如用烧溶的蜡烛液粘上）；把另一验电器的金属球对准针尖并相距1—2ｃｍ；用导线将感应起电极的一电极与针相连；转动感应起电机，可观察到：两验电器的指针张开，可验证它们带的是异号电荷．方法一中，两种放电现象处于同一环境中（都用感应起电机），放电现象的差异对比明显，能给学生以鲜明生动的感性认识，有助于学生理解两种放电现象．方法二和方法三两实验，即具有方法一的优点，又能将看不到的“电风”的面目——带电粒子由验电器显示出来，并能检验形成“电风”的带电粒子的正负，使这一微观机制宏观化．课堂上，结合教学内容，让学生对上述现象进行分析、解释，更有助于学生深入理解尖端放电的本质，积累科学探索的方法，学生在思考解答中，使新旧知识融为一体，前者得以巩固，后者得以深化．参考文献1 赵凯华．电磁学．北京：高等教育出版社，19862 周泽存．高压电技术．水力电力出版社，19883 邹来智等．尖端放电为什么不“吸风”．物理通报，1998（3）4 杨志荣．关于“电风”的形成原因分析．物理通报，1998（1）5 秦学宽．奇异的物理现象“电风”．物理教学，1987（1）6 杨国亮．再论“电风”与烛焰的偏向问题．物理通报，1998（11）。

物理演示实验自主设计报告
一、演示目的
气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。

二、原理
首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。

尖端电极放电，而球型电极未放电。

这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。

导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多(尖端电极处)，两极之间的电场越强，空气层被击穿。

反之越少(球型电极处)，两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。

当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。

而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。

三、装置
一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。

四、现象演示
让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。

尖端电极放电，而球型电极未放电。

接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离，放电在球型电极与平板电极之间发生。

引导同学们根据现象进行思考，并分组查阅手头的资料，进行小组讨论后由一位同学负责进行汇报。

五、讨论与思考
雷电暴风雨时，最好不要在空旷平坦的田上行走为什么？。

尖端放电实验探究作者：顾洪旭蒋浩然来源：《中学物理·高中》2013年第03期在尖端放电时，放在附近的点燃的蜡烛火焰好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏斜.教科书认为这是由于在尖端附近强电场的作用下，空气中残留的离子会发生激烈的运动，在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰撞，会使空气电离，从而产生大量的离子.结果，尖端附近的空气中产生许多可以自由运动的电荷，与尖端上的电荷异号的电荷被吸引到尖端并与尖端上的电荷中和；与尖端同号的离子被推离尖端附近，形成电风.蜡烛火焰的偏斜就是受到这种离子流形成的“电风”吹动的结果.然而在进行该实验时出现了该种理论无法解释的现象：当尖端导体接在静电起电机的正极时，蜡烛火焰被“电风”吹开；当尖端导体接在静电起电机的负极时，蜡烛火焰在距离不同时呈现不同的结果，距离较远时火焰无变化，距离较近时蜡烛火焰被吸引.本文将就这一现象提出新的解释理论.1 电晕放电电晕放电是生活中常见的一种气体放电形式.通常情况下在模拟实验时通常采用非对称的电极形式，比如常见的针-板、球-板、针-针等形式来获得稳定的电晕放电信号.在实际生活中，还存在一些尖端放电形式，而本实验中尖端放电吹蜡烛就是这种电晕放电，有些文献也称它为单电极电晕放电，这是介于电晕放电和介质阻挡放电两者之间的一种特殊形式，其原理可以用电晕放电来解释，可看作是将其中的一个电极移至无穷远处而保留一个电极的一种特殊形式.在尖端导体上加以直流电压，由于空间电场分布不均匀，气体的电离和发光只发生在尖端的一小薄层内，这一薄层称为电晕层；电晕层以外的空间，由于电场弱，不足以引起电离和发光，它是不发光的暗区，称为电晕层外区.按照放电体的极性不同电晕放电可分为负电晕和正电晕.对于正电晕：在电晕层外区，不发生激发、电离作用，是不发光的暗区；在电晕层中，碰撞电离所产生的电子很快飞向电极方向，而正离子则背离电极飞向外侧.在电晕层外区由于电场弱，正离子能量亦小，因而从远处向电极方向运动的电子数量少，电晕层外区正电荷浓度远大于负电荷浓度，可以看作电晕层外区全部被正离子所占据.电晕层外区只是起着传导正离子空间电荷的作用，它不是等离子区.对于负电晕：由于电子雪崩的存在，电晕放电导致电晕电极附近空气电离产生电子和离子电流，该电流起初主要是电子的移动产生的，后来由于产生大量正负离子而进一步增大，同正电晕一样，负电晕外层也可以近似看作全部被负电荷所占据，这一区域起着传导负电荷的作用，如图1为负电晕电风形成图示.2 尖端放电实验现象采用中学物理中演示电风实验的装置：经典起电机、蜡烛、尖端导体（长约8 cm、直径约2 cm）、导线进行实验，经过多次实验得出如图所示的几种现象.A.未将尖端导体接起电机极棒时蜡烛火焰状态B.尖端导体接起电机正极接线柱C.尖端导体接起电机负极接线柱3 现象解释实验中图2是蜡烛正常发光时的火焰参考图片.对于B组实验：图3、图4、图5是当尖端导体接在起电机正极且蜡烛火焰距离尖端导体距离由近及远时出现的不同现象.将蜡烛放在距离尖端较近时出现如图3所示现象，这是因为距离较近时相当于将蜡烛火焰放在了电晕区，而电晕区空气被电离成正离子和电子，正离子向背离尖端方向快速运动，电子向靠近尖端方向快速运动，然而我们知道电子的质量远小于正离子的质量，所以蜡烛火焰将主要受到正离子的影响从而被吹开；将蜡烛火焰放在距离尖端较远的距离时出现如图3、图4所示的现象，是因为距离较远时相当于把蜡烛火焰放在了电晕外区，而正电晕外区主要是传导正离子的区域，而正离子质量较大且向背离尖端运动，所以蜡烛火焰被正离子流吹开，只是因为距离远近不同正离子的速度不同所以出现蜡烛火焰被吹开程度的不同；将蜡烛火焰放在距尖端更远的距离处，由于此处已远离了电晕放电区，所以出现如图6所示的现象.对C组实验：图7、图8是当将尖端导体接在起电机负极且蜡烛火焰距离尖端导体距离由近及远时出现的不同现象.将蜡烛火焰放在距离尖端较近时出现如图7所示现象，这是因为当将尖端导体接在起电机负极时会发生负电晕放电，而距离较近如图7，蜡烛火焰处在了电晕层内，在电晕层内正离子向尖端方向快速运动，而电子向背离尖端方向快速运动，如前所述正离子质量远大于电子质量，所以蜡烛火焰主要受到正离子的影响而被吸引向尖端方向；将蜡烛火焰放在距离尖端较远处时出现如图8所示现象，是由于此时蜡烛火焰已处于电晕外层，而负电晕外层是电子的传导通道，然而电子质量很小，对蜡烛火焰影响较小，所以出现如图8所示现象.4 结论通过分析尖端导体正、负电晕的产生机制及不同特征，我们解释了尖端放电实验中出现的吸引与吹离现象：当尖端导体接在起电机正极上时，在尖端附近产生正电晕，应用正电晕正负离子运动及分布特点，我们解释了蜡烛火焰被吹开的现象；当尖端导体接在起电机负极上时，在尖端附近产生负电晕，应用负电晕正负离子的运动及分布特点，我们解释了蜡烛火焰被吸引的现象.。

尖端放电实验探究作者：顾洪旭蒋浩然来源：《中学物理·高中》2013年第03期在尖端放电时，放在附近的点燃的蜡烛火焰好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏斜.教科书认为这是由于在尖端附近强电场的作用下，空气中残留的离子会发生激烈的运动，在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰撞，会使空气电离，从而产生大量的离子.结果，尖端附近的空气中产生许多可以自由运动的电荷，与尖端上的电荷异号的电荷被吸引到尖端并与尖端上的电荷中和；与尖端同号的离子被推离尖端附近，形成电风.蜡烛火焰的偏斜就是受到这种离子流形成的“电风”吹动的结果.然而在进行该实验时出现了该种理论无法解释的现象：当尖端导体接在静电起电机的正极时，蜡烛火焰被“电风”吹开；当尖端导体接在静电起电机的负极时，蜡烛火焰在距离不同时呈现不同的结果，距离较远时火焰无变化，距离较近时蜡烛火焰被吸引.本文将就这一现象提出新的解释理论.1 电晕放电电晕放电是生活中常见的一种气体放电形式.通常情况下在模拟实验时通常采用非对称的电极形式，比如常见的针-板、球-板、针-针等形式来获得稳定的电晕放电信号.在实际生活中，还存在一些尖端放电形式，而本实验中尖端放电吹蜡烛就是这种电晕放电，有些文献也称它为单电极电晕放电，这是介于电晕放电和介质阻挡放电两者之间的一种特殊形式，其原理可以用电晕放电来解释，可看作是将其中的一个电极移至无穷远处而保留一个电极的一种特殊形式.在尖端导体上加以直流电压，由于空间电场分布不均匀，气体的电离和发光只发生在尖端的一小薄层内，这一薄层称为电晕层；电晕层以外的空间，由于电场弱，不足以引起电离和发光，它是不发光的暗区，称为电晕层外区.按照放电体的极性不同电晕放电可分为负电晕和正电晕.对于正电晕：在电晕层外区，不发生激发、电离作用，是不发光的暗区；在电晕层中，碰撞电离所产生的电子很快飞向电极方向，而正离子则背离电极飞向外侧.在电晕层外区由于电场弱，正离子能量亦小，因而从远处向电极方向运动的电子数量少，电晕层外区正电荷浓度远大于负电荷浓度，可以看作电晕层外区全部被正离子所占据.电晕层外区只是起着传导正离子空间电荷的作用，它不是等离子区.对于负电晕：由于电子雪崩的存在，电晕放电导致电晕电极附近空气电离产生电子和离子电流，该电流起初主要是电子的移动产生的，后来由于产生大量正负离子而进一步增大，同正电晕一样，负电晕外层也可以近似看作全部被负电荷所占据，这一区域起着传导负电荷的作用，如图1为负电晕电风形成图示.2 尖端放电实验现象采用中学物理中演示电风实验的装置：经典起电机、蜡烛、尖端导体（长约8 cm、直径约2 cm）、导线进行实验，经过多次实验得出如图所示的几种现象.A.未将尖端导体接起电机极棒时蜡烛火焰状态B.尖端导体接起电机正极接线柱C.尖端导体接起电机负极接线柱3 现象解释实验中图2是蜡烛正常发光时的火焰参考图片.对于B组实验：图3、图4、图5是当尖端导体接在起电机正极且蜡烛火焰距离尖端导体距离由近及远时出现的不同现象.将蜡烛放在距离尖端较近时出现如图3所示现象，这是因为距离较近时相当于将蜡烛火焰放在了电晕区，而电晕区空气被电离成正离子和电子，正离子向背离尖端方向快速运动，电子向靠近尖端方向快速运动，然而我们知道电子的质量远小于正离子的质量，所以蜡烛火焰将主要受到正离子的影响从而被吹开；将蜡烛火焰放在距离尖端较远的距离时出现如图3、图4所示的现象，是因为距离较远时相当于把蜡烛火焰放在了电晕外区，而正电晕外区主要是传导正离子的区域，而正离子质量较大且向背离尖端运动，所以蜡烛火焰被正离子流吹开，只是因为距离远近不同正离子的速度不同所以出现蜡烛火焰被吹开程度的不同；将蜡烛火焰放在距尖端更远的距离处，由于此处已远离了电晕放电区，所以出现如图6所示的现象.对C组实验：图7、图8是当将尖端导体接在起电机负极且蜡烛火焰距离尖端导体距离由近及远时出现的不同现象.将蜡烛火焰放在距离尖端较近时出现如图7所示现象，这是因为当将尖端导体接在起电机负极时会发生负电晕放电，而距离较近如图7，蜡烛火焰处在了电晕层内，在电晕层内正离子向尖端方向快速运动，而电子向背离尖端方向快速运动，如前所述正离子质量远大于电子质量，所以蜡烛火焰主要受到正离子的影响而被吸引向尖端方向；将蜡烛火焰放在距离尖端较远处时出现如图8所示现象，是由于此时蜡烛火焰已处于电晕外层，而负电晕外层是电子的传导通道，然而电子质量很小，对蜡烛火焰影响较小，所以出现如图8所示现象.4 结论通过分析尖端导体正、负电晕的产生机制及不同特征，我们解释了尖端放电实验中出现的吸引与吹离现象：当尖端导体接在起电机正极上时，在尖端附近产生正电晕，应用正电晕正负离子运动及分布特点，我们解释了蜡烛火焰被吹开的现象；当尖端导体接在起电机负极上时，在尖端附近产生负电晕，应用负电晕正负离子的运动及分布特点，我们解释了蜡烛火焰被吸引的现象.。

放电操作原理实验报告1. 引言本实验旨在通过实际操作和观察，探究放电的操作原理。

放电作为一种常见的物理现象，广泛应用于电子设备、化学反应、照明等领域。

通过本实验的开展，我们可以更深入地了解放电的产生机制和特点，为相关领域的应用提供理论基础。

2. 实验装置与方法2.1 实验装置本实验主要使用以下装置：- 放电装置：由高电压发生器、放电电极、导线等组成。

- 示波器：用于观察和记录放电过程的电压波形。

2.2 实验方法1. 将放电电极与高电压发生器相连；2. 启动高电压发生器，调节电压和频率；3. 通过示波器观察电压波形，并记录相关数据；4. 根据实验要求，调整实验参数，并重复步骤3。

3. 实验结果与分析3.1 放电现象观察在不同电压下，我们观察到了放电现象。

随着电压的升高，放电现象更加明显，电流变大，电极之间出现明亮的电弧。

3.2 放电过程分析通过示波器观察电压波形，我们发现在放电过程中存在以下特点：- 放电时电压呈瞬间下降，形成尖锐波形；- 放电持续时间短暂，通常在几十到几百毫秒之间；- 放电过程中产生的热量明显，可引起物体燃烧。

4. 结果讨论与总结通过本次实验，我们深入了解了放电的操作原理和特点。

首先，放电是通过高电压作用下，电子脱离原子束缚并跃迁回原位所产生的物理现象。

其次，通过调节电压和频率，我们可以控制放电现象的发生和强度。

最后，放电的操作原理可以广泛应用于电子设备和化学反应等领域。

值得注意的是，在进行放电操作时需遵守相关的安全规定，以防止电击和其他意外事故的发生。

同时，我们还发现，放电过程中产生的热量可以引起物体燃烧，因此在实际应用中需要注意防火安全。

综上所述，本次实验通过实际操作和观察，成功揭示了放电的操作原理和特点。

通过对放电过程的深入研究，我们可以进一步应用于相关领域，并为相关技术的改进和创新提供参考。

5. 致谢在此感谢实验室的工作人员和同学们对本次实验的支持与帮助。

没有他们的辛勤工作和悉心指导，我们无法顺利完成实验。

导体尖端放电现象及其应用摘要：作为静电方面的重要现象，尖端放电已被人们认识很久，从静电屏蔽笼到如今的避雷针等，通过对它原理的逐步掌握，一方面人为的避免它给社会带去的损伤，另一方面将其运用到人们的日常生活中，为人类造福。

关键字：尖端放电静电屏蔽避雷针引言：在中学阶段，通过“电风转筒”，“电风吹烛”等趣味物理实验的直观展现及教科书知识的学习，我对尖端放电现象有了初步的认识，也产生很大的兴趣。

现在，由于大学对物理的进一步学习，我们可以更加科学的解释尖端放电的奥秘，揭开它的神秘面纱。

原理分析：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。

对于电风转筒，气体在高电压静电场的作用下产生电离，带正电的离子集体流向尖形电极的负极，带负电的离子集体流向尖形电极的正极，从而带动塑料圆筒旋转。

而电风吹烛，在尖端附近强电场的作用下，空气中散存的带电粒子加速运动，并获得足够大的能量，以至它们和空气分子碰撞时，能使后者离解成电子和离子，这些新电子和离子与其它空气分子碰撞时，又能产生大量新的带电粒子。

与尖端上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，蜡烛火焰的偏斜就是受到这种离子流形成的“电风”吹动的结果。

实验中，不断给导体充电，可防止尖端上的电荷因中和而逐渐消失，使“电风”持续一段。

应用：一般的电子打火装置如打火炉、打火机、沼气灯的点火装置，氩弧焊的钨极针，避雷针，还有工业烟囱除尘的装置等等都是运用了尖端放电的原理。

对于电子打火装置，主要运用的是尖端放电中的火花放电，在导体带电量较大电位较高时,尖端放电多为火花型放电。

这种放电伴有强烈的发光和破坏声响,其电离区域由尖端扩展至接地体(或放电体),在两者之间形成放电通道。