【報(bào)告】科學(xué)體驗(yàn)館實(shí)驗(yàn)報(bào)告-雅各布天梯

1、科學(xué)體驗(yàn)館試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)名稱(chēng)：雅各布天梯（大氣中的電壓擊穿現(xiàn)象）觀看與摸索：1、 當(dāng)你按下掌握按鈕后，看到了什么現(xiàn)象？答：當(dāng)我按下掌握按鈕后， 我觀看到了兩個(gè)電極之間產(chǎn)生光明的電弧，同時(shí)電弧從兩個(gè)電極的最底端快速向上爬， 當(dāng)電弧到達(dá)電極的頂端后消逝，然后從電極底部又會(huì)產(chǎn)生新的電弧， 形成周而復(fù)始的電弧爬梯現(xiàn)象；2、 正常情形下，大氣（干燥空氣）的電擊穿場(chǎng)強(qiáng)是106 伏/ 米，當(dāng)空氣被擊穿時(shí)，二電極之間將產(chǎn)生電弧，其發(fā)光的機(jī)理是什么？答：兩個(gè)電極通電， 使得兩極之間的電壓升到5 萬(wàn)伏左右時(shí)，兩極之間的空氣被擊穿，空氣被電離， 形成大量等離子體，被電離的空氣中的原子核外電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，余外

2、的能量以光和熱量的形式放出，從而電弧發(fā)光；3、 明顯，“天梯”的二電極棒之間有較高的電勢(shì)差，從你觀看到的現(xiàn)象估測(cè)，二電極間的電勢(shì)差有多大？答： 由于在正常情形下，大氣（干燥空氣）的電擊穿場(chǎng)強(qiáng)是10 6 伏/ 米，兩電極最底端之間的距離是 5cm 左右，最頂端兩電極之間的距離是20cm 左右，所以?xún)呻姌O之間的電勢(shì)差umin =10 6v/m 0.05m=5 104 v，umax =106 v/m 0.2m=2 105v ，即兩電極之間的電勢(shì)差大約在 5 萬(wàn)伏至 20 萬(wàn)伏；4、 為什么放電電弧會(huì)沿“天梯”上爬？答：兩根電極之間的高電壓使極間最狹窄處的電場(chǎng)極度強(qiáng)；龐大的電場(chǎng)力使空氣電離而形成氣體離

3、子導(dǎo)電， 電弧是等離子體， 本質(zhì)就是空氣， 我們看到的電弧是空氣中的原子核外電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)， 余外的能量以光和熱量的形式放出；電弧所在區(qū)域內(nèi)的密度其實(shí)就是空氣密度，所以會(huì)被熱空氣帶動(dòng)上升；所以放電電弧會(huì)沿“天梯”向上爬；空氣對(duì)流使電弧向上升， 隨著電弧被拉長(zhǎng)， 電弧通過(guò)的電阻加大， 當(dāng)電流送給電弧的能量小于由弧道向四周空氣散出的熱量時(shí)， 電弧就會(huì)自行熄滅； 在高壓下， 電極間距最小處的空氣仍會(huì)再次被擊穿，發(fā)生其次次電弧放電，如此周而復(fù)始；- 1 - / 45.臘神話(huà)中有這樣一個(gè)故事：雅各布做夢(mèng)沿著登天的梯子取得了“圣火”；后人便把這理想中的梯子，稱(chēng)之為 雅各布天梯 ；“雅各布天梯”

4、就展現(xiàn)了電弧產(chǎn)生和消逝的過(guò)程；二根呈羊角形的管狀電極， 一極接高壓電， 另一個(gè)接地；當(dāng)電壓上升到5 萬(wàn)伏時(shí)，管狀電極底部產(chǎn)生電弧，電弧逐級(jí)激蕩而起，如一簇簇圣火似地向上爬升，如同古希臘神話(huà)故事中的雅各布天梯；空氣被電離后電弧一旦形成，相對(duì)于通過(guò)未被電離的空氣形成新的電弧，電流就比較簡(jiǎn)單沿著已經(jīng)形成的電弧流淌；然而， 已被電離的空氣由于熱和膨脹，密度比四周的空氣要大，因此，會(huì)使電弧象從火中噴出的火焰一樣在空氣中上升；電弧上升并被拉長(zhǎng)， 隨著電弧被拉長(zhǎng)，電弧通過(guò)的空氣的電阻加大，當(dāng)電流送給電弧的能量小于由電弧向四周空氣散出的熱量時(shí)， 電弧就會(huì)自行熄滅；雅各布天梯圣經(jīng)中創(chuàng)世紀(jì)二八章11-19節(jié)中，雅

5、各布做夢(mèng)見(jiàn)到從天堂來(lái)的天梯；后人便把這理想中的梯子，稱(chēng)之為雅各布天梯；雅各布天梯就展現(xiàn)了電弧產(chǎn)生和消逝的過(guò)程；二根呈羊角形的管狀電極，一極接高壓電， 另一個(gè)接地；當(dāng)電壓上升到5 萬(wàn)伏時(shí)，管狀電極底部產(chǎn)生電弧，電弧逐級(jí)激蕩而起，如一簇簇圣火似地向上爬升，如同古希臘神話(huà)故事中的雅各布天梯；在 2 5 萬(wàn)伏高壓下，兩電極最近處的空氣第一被擊穿，形成大量的正負(fù)等離子體，即產(chǎn)生電弧放電；空氣對(duì)流加上電動(dòng)力的促使，使電弧向上升，隨著電弧被拉長(zhǎng)，電弧通過(guò)的電阻加大， 當(dāng)電流送給電弧的能量小于由弧道向四周空氣散出的熱量時(shí)，電弧就會(huì)自行熄滅；說(shuō)明： 在高壓下，電極間距最小處的空氣仍會(huì)再次被擊穿，發(fā)生其次次電弧放

6、電，如此周而復(fù)始；準(zhǔn)確的說(shuō)，電弧比羽毛仍輕；- 2 - / 4羽毛是實(shí)體，有質(zhì)量，密度比空氣大；而電弧是等離子體，本質(zhì)就是空氣，我們看到的電弧是空氣中的原子核外電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，余外的能量以光子的形式放出；所以， 電弧所在區(qū)域內(nèi)的密度其實(shí)就是空氣密度，所以會(huì)被熱空氣帶動(dòng)上升；雅各布 james西庇太的兒子， 使徒約翰之兄； 當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為大雅各布 ；在與主第一次相遇大約十七年后， 這位緘默的使徒，成為教會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)；圣經(jīng)記載：希律王下手苦害教會(huì)中幾個(gè)人，用刀殺了 約翰的哥哥雅各布； 徒十二： 1-2 雅各布就成了第一位殉道的使徒；相傳在他殉道之前， 那些作假見(jiàn)證害他的人，見(jiàn)他喜樂(lè)盈溢， 如同英

7、雄凱旋， 毫無(wú)恐懼，乃深信真神基督必與他同在，竟感動(dòng)了一位審判官與他一同受死“太奇妙了，太奇妙了”在博物館里，同學(xué)的感嘆聲讓我按耐不住奇怪心，情不自禁的走了過(guò)去； 原先，是雅各布天梯，這種奇妙的現(xiàn)象才是的同學(xué)們都贊嘆不已；在感嘆奇妙的同時(shí)，我心中的疑問(wèn)也一個(gè)個(gè)蹦了出來(lái)；什么是雅各布天梯？這是誰(shuí)創(chuàng)造的？為什么要?jiǎng)?chuàng)造它？它的原理是什么？雅各布天梯的現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？通過(guò)我自己的討論與查資料，最終解除了心中的疑問(wèn)；什么是雅各布天梯？希臘神話(huà)中有一個(gè)故事，雅各布做了一個(gè)美好的夢(mèng)，他夢(mèng)見(jiàn)沿著天梯去得了圣火，后人便把這理想中的梯子稱(chēng)之為天梯，雅各布天梯有變壓器，羊角電極等部分組成；雅各布天梯是誰(shuí)創(chuàng)造的？泰

8、斯拉放電也稱(chēng)高頻高壓放電， 在屏蔽網(wǎng)的中心有一個(gè)頭頂時(shí)大圓盤(pán)的圓柱形設(shè)備， 成為高頻高壓發(fā)生器， 它的創(chuàng)造人是美國(guó)聞名創(chuàng)造家泰斯拉， 因此這個(gè)設(shè)備成為泰斯拉變壓器； 它的頻率較高，約 100khz. 在同等電壓和放電間隙情形下，放電電流特別大，電弧特別光明，這里表演的泰斯拉放電，電壓就有100 萬(wàn)伏，能夠連續(xù)放電，他的放電現(xiàn)象如同雷電放電- 3 - / 4雅各布天體的現(xiàn)象一簇簇火花在兩個(gè)鐵絲組成的梯形上爬升， 爬到頂端就自行熄滅； 這成為雅各布現(xiàn)象； 這種現(xiàn)象的形成是，由于兩電極構(gòu)成一個(gè)梯形，下段間距小，其段空氣最先被擊穿，電弧加熱，空氣對(duì)流， 促使電弧向上升，隨著電弧被拉長(zhǎng)，電弧通過(guò)的電阻增大， 當(dāng)電流送給電弧的能量小于滬導(dǎo)向四周空氣散出的熱量時(shí)， 電弧就自行熄滅， 其實(shí)在高壓， 極間距最小處的空氣仍會(huì)再次被擊穿，發(fā)生其次次電弧放電，如此周而復(fù)始；準(zhǔn)確的說(shuō)，電弧比羽毛仍輕，羽毛是實(shí)體，有質(zhì)量，密度比空氣仍大；而電弧是等離子體，本質(zhì)就是空氣，我們看到的點(diǎn)忽視空氣中的原子核外電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)， 余外的能量以光子的形式放出， 所以， 電弧所在區(qū)域內(nèi)的密度其實(shí)就是空氣密度，會(huì)被熱空氣帶動(dòng)上升雅各布天梯真的是很奇妙，通過(guò)我的搜查