輝光球電場(chǎng)的探究

1、.輝光球電場(chǎng)的探究輝光球又稱為電離子魔幻球，它的外觀為高強(qiáng)度玻璃球殼，球內(nèi)充絢麗多彩，光輝四射，常被用于娛樂場(chǎng)所作為裝飾之用，如下圖。輝光球工作時(shí)在球中央的電極周圍形成一個(gè)類似于點(diǎn)電荷的場(chǎng)，利用它我們可以在?電場(chǎng)?教學(xué)中模擬靜電場(chǎng)的許多性質(zhì)。【實(shí)驗(yàn)方法】1. 將高頻、高壓電加在輝光球中心電極上，在很短的時(shí)間內(nèi)可以把它當(dāng)靜電場(chǎng)處理。觀察現(xiàn)象，它的電場(chǎng)有什么特點(diǎn)？2. 如下圖，用手接觸在玻璃殼上并在其上挪動(dòng)時(shí)，現(xiàn)象有什么特點(diǎn)，你能提出什么問題，怎樣解釋？3. 取只一氖管，手拿其一端，另一端與魔幻球相靠近，如圖7所示，操作中看到什么現(xiàn)象？說明什么問題？4. 手持氖管沿球的徑向球面移近，到達(dá)某一位置時(shí)

2、再將氖泡在此處轉(zhuǎn)過90O角與徑向垂直，操作中看到什么現(xiàn)象？說明什么問題？5. 假如輝光球用金屬網(wǎng)包住，再用試電筆重做上述實(shí)驗(yàn)，又會(huì)怎樣呢? 如何解釋？6. 分別用書本、乒乓球拍、泡沫塑料板、鋁板等隔在輝光球與手持的氖管之間，看看這些東西對(duì)電場(chǎng)有什么影響？看到什么現(xiàn)象？怎樣解釋？【現(xiàn)象解釋】輝光球的底部有一塊震蕩電路板，通過電源變換器將12V低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏焊哳l電壓加在電極上中心是一個(gè)黑色球狀電極，無窮遠(yuǎn)處或周圍接地物是另一電極，極性隨高頻電壓變化而變化。球內(nèi)充有稀薄的惰性氣體如氬氣等，通電后震蕩電路產(chǎn)生高頻電壓電場(chǎng)，球殼內(nèi)的稀薄氣體分子被運(yùn)動(dòng)的帶電粒子碰撞電離產(chǎn)生輝光現(xiàn)象，由于氣體密集程度

3、較小，所以輝光總體按電場(chǎng)線的途徑顯示，故所發(fā)生的光是一些輻射狀的輝光，絢麗多彩，光輝四射。如下圖為手觸球殼前后的電場(chǎng)線分布情況，不再均勻?qū)ΨQ，那么為什么輝光線向手這一邊轉(zhuǎn)移？當(dāng)手掌接觸球殼一部分時(shí)，相當(dāng)有一個(gè)電極從無窮遠(yuǎn)周圍接地物移到球殼上，此時(shí)可以看成是兩個(gè)電容并聯(lián)，如下圖，電勢(shì)差相等，電容大的其上的電荷量也越大，電荷密度也越大，電場(chǎng)也就越強(qiáng)，在球與手之間形成通路，故輝光在手指的周圍處變得更為亮堂，產(chǎn)生的弧線順著手的觸摸挪動(dòng)而游動(dòng)扭曲，隨手指挪動(dòng)起舞，好似存在一種“慣性的記憶。輝光球周圍存在一個(gè)高壓電場(chǎng)，把氖管靠近輝光球時(shí)，氖管兩端有一個(gè)電壓，兩者中充有稀有氣體，只需幾十伏電壓氖管里面的氣體

4、就會(huì)電離發(fā)光。所以當(dāng)手持氖管沿球的徑向球面移近，到達(dá)某一位置時(shí)氖泡發(fā)紅光；當(dāng)氖泡在此處轉(zhuǎn)過90O角與徑向垂直時(shí)，由于輝光球電場(chǎng)為球狀輻射電場(chǎng)，氖管兩端電壓為零，氣體不會(huì)電離發(fā)光，所以紅光消失。改變氖泡的位置重做上述實(shí)驗(yàn)，看到的現(xiàn)象都是一致的，而且氖泡沿著徑向間隔 球面越近發(fā)光越強(qiáng)。插入接地的金屬板，氖管不再發(fā)光，假如插入帶絕緣柄的金屬板和其他電介質(zhì)板，氖管仍能起輝，說明它們?cè)陔妶?chǎng)中被感應(yīng)或極化，不能對(duì)電場(chǎng)起隔離的作用。本實(shí)驗(yàn)按照“初感、淺探、深究精心安排物理實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，合理設(shè)計(jì)思維進(jìn)展的層次，充分挖掘認(rèn)知過程的每一思維階梯，給學(xué)生一定的考慮時(shí)空。一個(gè)個(gè)演示令學(xué)生歡呼雀躍，在與未知的互相吸引與對(duì)接碰撞中，從而使學(xué)生的思維有序地開展。“教學(xué)是一門藝術(shù)，它能產(chǎn)生一種迷人的力量。物理老師可利用自己的教學(xué)智慧，設(shè)計(jì)出富有創(chuàng)意的物理實(shí)驗(yàn)，并敏銳的捕捉教