西南交大王莉大学物理演示实验现象解释

大学物理演示实验现象解释

大学物理课上,老师为我们演示了电风、避雷针、光敏电阻路灯等实验。课后,出于兴趣爱好,我们查阅了相关资料,总结出以上实验现象原理如下:

1. 电风

如果在火焰附近,放一个带尖端且携带电荷的导体,火焰将朝尖端指向的一边偏移,好像有一股风在吹动它。这种便是被称为“电风”的现象。这是因为带电导体表面的电荷分布并不是均匀的,它与导体表面的曲率有关。凸出部分比凹陷部分的电荷密度大,并且突出部分中,曲率半径越小,即越尖的地方,电荷密度越大。因此尖端附近的场强也特别强,空气中的残存离子在强电场的作用下被加速,碰撞空气分子使之电离。带电尖端的强电场排斥同性离子,导致尖端附近的空气分子产生离子流并朝一定方向流动,于是就产生了电风 。

2. 避雷针

避雷针,是用来保护建筑物等避免雷击的装置。在高大建筑物顶端安装一根金属棒,用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来。在雷雨天气,高楼上空出现带电云层时,避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷,由于避雷针是尖的,曲率半径极小,因而电荷密度极大。而导体表面外侧领域内的电场与导体的电荷密度成正比,所以尖端领域有极强的电场。当电场强度强到了使空气电离的时候,就产生了尖端放电,导体上的电荷就不再更多的积累。这样雷雨季节,建筑物上就不会因积累过多电荷而遭到雷击。

3. 静电除尘

静电除尘是气体除尘方法的一种。含尘气体经过高压静电场时被电分离,尘粒与负离子结合带上负电后,趋向阳极表面放电而沉积。在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子,电子奔向正极过程中遇到尘粒,使尘粒带负电吸附到正极被收集。

4. 光敏电阻路灯

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。其导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时,价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带,成为自由电子,同时产生空穴。电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强,光生电子—空穴对就越多,阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后,流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失,电子-空穴对逐渐复合,电阻也逐渐恢复原值,电流也逐渐减小。而在光敏电阻路灯电路中,光敏电阻只是一个控制环节,利用光敏电阻去把白天和夜晚这种差异转移到光敏电阻阻值的不同上来。首先光敏电阻需要连接一个电源,再用一个AD 采集光敏电阻的电压,因为阻值的不同,光敏电阻的电压发生变化,然后利用单片机得到这些参数,经过单片机的运算再去控制一个继电器,这个继电器就是用来控制路灯的通断,从而控制路灯的开关。

姓名:黄晶

学号:20111566

班级:11电气四班

大学物理演示实验现象解释

大学物理课上,老师为我们演示了电风、避雷针、光敏电阻路灯等实验。课后,出于兴趣爱好,我们查阅了相关资料,总结出以上实验现象原理如下:

1. 电风

如果在火焰附近,放一个带尖端且携带电荷的导体,火焰将朝尖端指向的一边偏移,好像有一股风在吹动它。这种便是被称为“电风”的现象。这是因为带电导体表面的电荷分布并不是均匀的,它与导体表面的曲率有关。凸出部分比凹陷部分的电荷密度大,并且突出部分中,曲率半径越小,即越尖的地方,电荷密度越大。因此尖端附近的场强也特别强,空气中的残存离子在强电场的作用下被加速,碰撞空气分子使之电离。带电尖端的强电场排斥同性离子,导致尖端附近的空气分子产生离子流并朝一定方向流动,于是就产生了电风 。

2. 避雷针

避雷针,是用来保护建筑物等避免雷击的装置。在高大建筑物顶端安装一根金属棒,用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来。在雷雨天气,高楼上空出现带电云层时,避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷,由于避雷针是尖的,曲率半径极小,因而电荷密度极大。而导体表面外侧领域内的电场与导体的电荷密度成正比,所以尖端领域有极强的电场。当电场强度强到了使空气电离的时候,就产生了尖端放电,导体上的电荷就不再更多的积累。这样雷雨季节,建筑物上就不会因积累过多电荷而遭到雷击。

3. 静电除尘

静电除尘是气体除尘方法的一种。含尘气体经过高压静电场时被电分离,尘粒与负离子结合带上负电后,趋向阳极表面放电而沉积。在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子,电子奔向正极过程中遇到尘粒,使尘粒带负电吸附到正极被收集。

4. 光敏电阻路灯

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。其导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时,价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带,成为自由电子,同时产生空穴。电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强,光生电子—空穴对就越多,阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后,流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失,电子-空穴对逐渐复合,电阻也逐渐恢复原值,电流也逐渐减小。而在光敏电阻路灯电路中,光敏电阻只是一个控制环节,利用光敏电阻去把白天和夜晚这种差异转移到光敏电阻阻值的不同上来。首先光敏电阻需要连接一个电源,再用一个AD 采集光敏电阻的电压,因为阻值的不同,光敏电阻的电压发生变化,然后利用单片机得到这些参数,经过单片机的运算再去控制一个继电器,这个继电器就是用来控制路灯的通断,从而控制路灯的开关。

姓名:黄晶

学号:20111566

班级:11电气四班


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