大學(xué)物理實驗報告

1、大學(xué)物理演示實驗報告電磁學(xué)部分實驗物理和理論物理是物理學(xué)的兩大組成部分，其發(fā)展共同形成整個物理學(xué)史的前進(jìn)足跡，二者相互促進(jìn)、共同發(fā)展。當(dāng)實驗物理中有新的發(fā)現(xiàn)、出現(xiàn)新的結(jié)果時，就會激勵和促進(jìn)理論物理研究出現(xiàn)新的模型、理論，使人類對自然規(guī)律的探索向廣深推進(jìn)。大學(xué)物理演示實驗更是激發(fā)了同學(xué)們的試驗興趣和熱情，通過奇妙的物理實驗增進(jìn)我們的理論學(xué)習(xí)！而上周我們進(jìn)行了本學(xué)期以來的第二次物理演示實驗，本次的物理演示實驗內(nèi)容主要是電磁學(xué)部分，雖然說在大學(xué)電磁學(xué)這部分的知識我們還沒有接觸，不過憑借著在高中所學(xué)習(xí)的電磁學(xué)知識，我們還算是能夠入門。經(jīng)過了這次的物理演示實驗，我想在我的收獲中最大的就是對電磁學(xué)有了具體

2、的了解。在高中的時候，雖然說我們也學(xué)習(xí)了電磁學(xué)這方面的知識，但是我們對于這方面的知識只是停留在理論的層面上，對于電磁學(xué)的知識并沒有太多的直觀的認(rèn)識。而這次的物理演示實驗讓我對于曾經(jīng)看不見摸不著的電磁學(xué)有了具體的了解，讓我對以后大學(xué)物理電磁學(xué)的學(xué)習(xí)有了更大的興趣和動力。經(jīng)過了這次物理演示實驗，我想很有必要進(jìn)行一下這方面的總結(jié)，以便于在以后的大學(xué)物理的電磁學(xué)的學(xué)習(xí)上有更大的幫助。（由于實驗項目較多，我選擇了幾個我覺得比較好的實驗進(jìn)行說明）【實驗總結(jié)與歸納】（一）電介質(zhì)的極化【目的】演示電介質(zhì)在電場中的極化?！緝x器】靜電高壓電源；立式平板電容；紙人。【操作與原理】如下圖所示。將立式平板電容器的上下極

3、板分別與靜電高壓電源兩極相連。打開開關(guān)，拔動旋鈕5至50（5000至50000伏），使電容器上下極板帶電，這樣在兩極板間形成電場。把剪好的紙人放入電場中，由于紙人在電場中被極化，每一個偶極子都在電場方向排列，所以紙人在空中總保持伸直狀態(tài)。當(dāng)紙人碰到某一極板時，由于接觸端與極板帶了同種電荷而被排斥使紙人又向另一極板跳去。這樣紙人便在兩極板間不停的跳起舞來。二）高壓帶電作業(yè)【目的】：演示高壓帶電作業(yè)，用以說明電位、電位差和等電位的概念?！緝x器】：感應(yīng)圈（6V,DC）；鐵塔模型；絕緣凳；鋁板及掛鉤；試電棒?！驹砗筒僮鳌浚簩⒏邏鸿F塔模型上的輸電線與感應(yīng)圈一極相連。打開感應(yīng)圈開關(guān)。表演者立于地上，手持

4、試電棒短暫接觸塔上銅線，可見試電棒中放電管起輝，說明輸電線與地之間有很高的電位差，因而此時人不可直接接觸電線。表演者站到絕緣凳的鋁板上，將與鋁板相連的導(dǎo)線掛鉤掛在高壓線上。于是，表演者與高壓線電位相同，用試電棒接觸高壓線，棒中放電管不亮。這時表演者可以隨意接觸高壓線，進(jìn)行不停電的檢修作業(yè)，這就是高壓帶電搶修的原理。站在絕緣凳上的表演者若用試電棒接地，則放電管發(fā)亮，說明表演者與地之間有很高的電位差。（此時表演者不可接觸與地相連的導(dǎo)體，否則會觸電。若表演者接觸在地面上的人則兩人同時觸電。）表演完畢后，注意切不可從凳上直接下來，必須先將鋁板上的導(dǎo)線掛鉤從高壓線上摘下，然后才能從凳上走下來。（三）靜電

5、除塵【實驗?zāi)康摹浚貉菔眷o電在工業(yè)生產(chǎn)上的一種應(yīng)用?！緦嶒炗镁摺浚焊袘?yīng)起電機；煙囪模型；火柴；發(fā)煙材料。【實驗方法】:將煙囪內(nèi)作為兩極的銅線分別與起電機兩極連接。將發(fā)煙材料點燃，放入煙囪底部，可以看到濃煙從煙囪里冉冉升起，自頂端逸出。搖動起電機，煙囪頂端立即停止冒煙，且煙囪內(nèi)部也由煙霧彌漫而變得清澈干凈。這是因為煙囪內(nèi)部形成的電場靠近軸處較強，空氣分子在強電場中電離，形成正負(fù)離子，這些離子與煙粒相遇，使煙粒分別帶上正負(fù)電荷，它們在電場作用下，沉積在玻璃壁和中心銅線四）避雷針原理【實驗?zāi)康摹浚河^察尖端電暈放電現(xiàn)象；理解尖端電暈放電的應(yīng)用：避雷針?！緦嶒瀮x器】：高壓電源，絕緣支架，金屬圓板，球狀銅塊

6、，錐狀銅塊，電工鉗?！緦嶒炘怼浚焊鶕?jù)靜電平衡理論,帶電導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時，整個導(dǎo)體是等勢體,表面是等勢面，所帶凈電荷只能分布在導(dǎo)體表面,且曲率半徑小的地方電荷密度大，而導(dǎo)體表面某處的電荷面密度與當(dāng)?shù)鼐o鄰處表面外側(cè)的電場成正比。對于導(dǎo)體的尖端，其曲率半徑極小，因而電荷面密度極大，因此尖端鄰域有極強的電場，在此極強電場的作用下，空氣中殘留的離子會發(fā)生激烈運動，并與空氣分子相碰而使空氣分子電離,引起氣體擊穿導(dǎo)電并發(fā)光，由此產(chǎn)生尖端電暈放電現(xiàn)象。由于尖端放電，導(dǎo)體上的電荷會不斷流失，因而導(dǎo)體上的電荷就不再積累得足夠多而產(chǎn)生火花放電，也就是尖端放電的結(jié)果，使兩極間的電壓不能達(dá)到火花放電的數(shù)值。若在建筑

7、物上安裝這種尖端導(dǎo)體，則在雷雨季節(jié)，建筑物上的尖端導(dǎo)體和雨中云層間連續(xù)產(chǎn)生尖端電暈放電，使雨中云層中的電荷與建筑物感應(yīng)上來的異號電荷通過尖端導(dǎo)體的電暈放電中和掉，從而使建筑物不致積累過多的電荷而遭雷擊，裝在建筑物頂上防止雷擊的尖端導(dǎo)體就是避雷針。避雷針就是利用尖端電暈放電來避免強烈的火花放電的原理制成的。【實驗步驟】：1、將兩個絕緣支架上的兩塊金屬園板與高壓電源的兩輸出端相連，在下板上放一銅塊，銅塊上部呈球狀，調(diào)節(jié)板距，使銅球頂部距上板1cm左右；2、打開電源，當(dāng)兩極板間電壓超過10千伏時，銅球與上板間形成火花放電，放電后，兩極板間電壓下降，放電會暫時熄滅，待電壓恢復(fù)后又再行放電，因此火花放電

8、具有間歇性，上述過程重復(fù)出現(xiàn)，使銅球與上板間處于連續(xù)的火花放電狀態(tài)，可看到跳動的火花，并聽到噼啪聲，這就是“雷擊”模型；3、用帶絕緣柄的電工鉗將一個頂端錐狀的銅塊放在下園板上（為了比較，兩個銅塊等高），此時上述銅球與上板之間的火花放電現(xiàn)象立即停止，同時在錐狀銅塊與上板之間隱約籠罩著一層光暈，叫電暈，且可聽到咝咝的電暈放電聲，這就是尖端電暈放電現(xiàn)象。當(dāng)尖端電暈放電的電暈層逐步擴大到附近其他導(dǎo)體時，電暈放電便過渡到火花放電，也就是說，尖端電暈放電是一種不完全的火花放電，而用尖端電暈放電現(xiàn)象取代“雷擊”時的火花放電，就可以達(dá)到避雷的目的；4、演示完畢后，先關(guān)掉電源開關(guān)，再用導(dǎo)線放電。（五）鳥籠演示靜

9、電屏蔽【實驗?zāi)康摹浚河^察金屬籠（鳥籠）的靜電屏蔽現(xiàn)象?！緦嶒瀮x器】：高壓電源，鳥籠，導(dǎo)線，接地線。規(guī)律在技術(shù)上應(yīng)用的效果就是靜電屏蔽。本實驗【實驗原理】：根據(jù)靜電平衡理論,空腔導(dǎo)體本身帶靜電與其處于腔外電場作用下，發(fā)生靜電感應(yīng)并達(dá)到靜電平衡一樣，空腔導(dǎo)體的內(nèi)部空間不受導(dǎo)體外電場的影響，整個空腔導(dǎo)體是等勢體,表面是等勢面，且空腔導(dǎo)體的內(nèi)部空間無所帶凈電荷,所帶凈電荷只能分布在導(dǎo)體表面。若導(dǎo)體空腔中原本無電荷，則導(dǎo)體內(nèi)部空間的電場始終為零，凈電荷也只能分布在導(dǎo)體外表面，而靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部空間的場強為零這以鳥籠作為空腔導(dǎo)體，用高壓電源使鳥籠帶電，因此凈電荷僅存在于籠體外表面，籠內(nèi)無電場，由此可直觀

10、演示靜電屏蔽現(xiàn)象?！緦嶒灢襟E】：把高壓電源的輸出線連接到實驗用的金屬鳥籠的導(dǎo)體座上，并讓電源的接地線接觸地面；開啟高壓電源開關(guān)，使鳥籠帶電，調(diào)節(jié)電壓輸出到5KV左右，隨即可以看到鳥籠外表面各處的白色紙條張開，而其內(nèi)部的紙條不張開。說明鳥籠上所帶靜電分布在鳥籠的外表面，鳥籠的內(nèi)表面不帶電，并且金屬絲籠的屏蔽作用使外電場對籠內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，因而鳥籠內(nèi)電場為0；演示完畢后，先關(guān)掉電源開關(guān)，再用導(dǎo)線放電。六）雅格布天梯【實驗?zāi)康摹浚河^察高壓弧光放電現(xiàn)象。【實驗儀器】：雅各布天梯演示儀。【實驗原理】：無論是在稀薄氣體、金屬蒸汽或大氣中，當(dāng)回路中電流的功率較大時，能夠提供足夠大的電流，使氣體擊穿，伴隨有

11、強烈的光輝，這時所形成的自持放電的形式是弧光放電。雅各布天梯是演示高壓弧光放電現(xiàn)象的一種裝置，雅格布天梯的兩電極構(gòu)成一梯形的兩腰，底部間距小，頂部間距大。由于兩電極間具有幾萬伏高壓，且能夠提供足夠大的電流，在相距較小的底部產(chǎn)生較大場強，因而其底部空氣首先被擊穿，同時產(chǎn)生光和熱，即弧光放電。雅格布天梯的底部產(chǎn)生的電弧加熱空氣，溫度升高的空氣較易電離,所以伴隨弧光放電產(chǎn)生大量的正負(fù)離子，而離子存在的空氣擊穿場強下降，隨著離子熱空氣上升，其上部的空氣也被擊穿放電，結(jié)果弧光區(qū)逐漸上移，就象圣經(jīng)中的雅各布（Yacob以色列人的祖先）夢中見到的天梯一般壯觀。當(dāng)弧光區(qū)升至一定的高度時，由于兩電極間距過大使兩

12、電極間場強太小，不足以引起空氣進(jìn)一步的擊穿放電，即兩電極提供的能量不足以補充擊穿空氣時的聲、光、熱等能量損耗時，弧光因而熄滅此時高壓再次將電極底部的空氣擊穿，發(fā)生第二輪弧光放電，如此周而復(fù)始，形成實驗中的現(xiàn)象?！緦嶒灢襟E】：打開電源開關(guān)，可看到高壓弧光放電沿著“天梯”向上“爬”，同時聽到放電聲，直到上移的弧光消失，天梯底部將再次產(chǎn)生弧光放電?！靖倪M(jìn)意見】電磁學(xué)這部分的實驗相對于其他的實驗來說危險性相當(dāng)高，而就我的觀察來說在做實驗的過程中的安全工作還是不足。如果發(fā)生意外，后果將不堪設(shè)想。因此我建議在人群和實驗器材之間放一個無法逾越的欄桿，將人和實驗器材完全分離開，而不是只放一個小的圍欄，我想這樣

13、的話對于實驗者的安全有更好的保障。【總結(jié)與歸納】在這么多的物理實驗中，我覺得以上實驗給我了很大的啟發(fā),晦澀難懂的電磁學(xué)在這樣巧妙的試驗中展現(xiàn)的淋漓精致，讓我不得不佩服這些實驗的構(gòu)思精妙，也讓我對于電磁學(xué)有了極大的探索熱情。在這些試驗中，我認(rèn)為最好的還是電介質(zhì)的極化這個實驗。因為就我個人而言，對于電介質(zhì)的極化以前從來沒有過概念，這個實驗通過一個能夠看得見摸得著的實驗現(xiàn)象讓我對于這個概念有了一個清楚的了解，雖然說對于這個概念一個實驗尚不足以說明一切，但至少給了我一個直觀的感受。我想我會在即將到來的電磁學(xué)的學(xué)習(xí)會更加的努力。另外，通過這次的大學(xué)物理演示實驗，我覺得作為一名工科類的學(xué)生，我深知自己的實

14、踐能力仍十分欠缺，需要不斷的提高，而物理實驗正是一個很好的機會能夠鍛煉我的動手能力和思維創(chuàng)新能力，在學(xué)習(xí)及實驗的同時我也學(xué)到了很多其他課程上沒有學(xué)到的知識。這樣的學(xué)習(xí)方法使得我們可以更深入的理解實驗的原理，也同時拓寬了我們的思維創(chuàng)新能力。隨著實驗的水平的提高，對我們的要求也會越來越高，這更能夠促使我們進(jìn)步。希望以后我們會有比較開放的實驗，這樣可以充分調(diào)動我們的動手能力，提高我們的實踐水平。我想，大學(xué)的物理實驗并不重在對實驗結(jié)果測量的準(zhǔn)確性上，而是在與在實驗過程中的思考問題的能力，以及將其付諸實驗的動手能力，所以我期待著新的實驗，期待著自己不斷的進(jìn)步。在現(xiàn)階段，我們所接觸的實驗還處在基礎(chǔ)實驗和提高部分，這些是以后創(chuàng)新實驗的堅實基礎(chǔ)。因此，作為初學(xué)者的大學(xué)生