實驗2-電暈放電及其電流測試1

實驗2電暈放電及其電流測試實驗?zāi)康牧私饧獍褰恢绷麟姇灧烹姷倪^程；掌握交直流電暈放電電流的觀測方法；了解電暈放電電流和電容電流的特征區(qū)別；了解電暈放電的原理與特征。實驗原理1.電暈放電原理：在極不均勻電場中，介質(zhì)在外加電場的作用下，在高場強電極附近外施場強局部大到足以引起空氣電離時，產(chǎn)生局部空氣的自持放電現(xiàn)象稱作電暈放電。開始發(fā)生電暈的電壓稱為電暈起始電壓。針電極－板間隙中的電場分布是典型的極不均勻電場。這種間隙中，針電極附近的電場強度很高，而遠(yuǎn)離針電極區(qū)域的電場強度那么低得多，因此電離過程總是先從針電極附近開始，電子崩產(chǎn)生后迅速形成空間電荷，由于正離子運動緩慢，正空間電荷積聚在針電極附近。針電極的極性不同時，空間電荷的作用是不同的，存在著所謂的極性效應(yīng)。2.實驗電路原理圖：圖1實驗原理圖中，220V交流電源經(jīng)開關(guān)到調(diào)壓器分別可接到由串級整流電路構(gòu)成的高壓直流電源和變壓器上，由此可分別獲得直流和交流高壓。實驗采用的電極為針板電極系統(tǒng)，通過改變接線方式可在針電極上施加正負(fù)極性直流電壓和交流電壓。板電極是由5個相互間隔為0.5mm的環(huán)狀電極組成，放電時一、三、五環(huán)的電流信號經(jīng)相應(yīng)通道CH1、CH3和CH5上的電阻轉(zhuǎn)化成電壓信號后接到示波器上，以便觀測電流信號波形。電流I和電壓U之間的關(guān)系為:I＝U/R〔mA〕假設(shè)相應(yīng)環(huán)面積為S，那么電流密度J為:J＝I/S〔mA/cm2〕實驗步驟1．交流電壓下的電暈放電〔1〕按交流實驗線路接好電路；

選擇針電極，將針板間隙距離調(diào)為1.5cm；

調(diào)節(jié)好示波器〔如調(diào)至交流測量檔，為觀察起始電暈，縱坐標(biāo)顯示幅值調(diào)至10mv/div，橫坐標(biāo)調(diào)至10ms/div較為適宜，此時可以看清楚工頻電壓波形〕；

監(jiān)視控制臺上調(diào)壓器輸出電壓表的值；

給調(diào)壓器通電，慢慢升高其輸出電壓；

從示波器上觀察起始電暈，當(dāng)出現(xiàn)電暈脈沖時，記下此時的電暈起始電壓；

繼續(xù)升高電壓到電暈起始電壓的1.5、2.0、2.5倍，分別測量第一、三、五環(huán)上的電容電流及電暈電流值；〔暫時先記錄電阻上的電壓值，留待以后處理。〕

測完后，把調(diào)壓器調(diào)到零電壓后斷開電源開關(guān)，在高壓端掛上接地桿。〔2〕將針板間隙距離依次調(diào)為2.0cm、2.5cm，重復(fù)步驟〔1〕。2．直流電壓下的電暈放電：〔1〕確認(rèn)接地桿可靠接地掛在直流高壓電源端，按直流實驗線路接好電路，并記下此時倍壓電路的輸出極性；

將針板間隙距離調(diào)為1.5cm；

此時將示波器調(diào)至直流測量檔〔縱坐標(biāo)顯示幅值調(diào)至10mv/div，橫坐標(biāo)調(diào)至1ms/div較為適宜〕；

監(jiān)視控制臺上調(diào)壓器輸出電壓表的值；

取下接地桿，合上開關(guān)給高壓直流電源通電，緩慢升高其輸出電壓；

當(dāng)示波器上出現(xiàn)電暈脈沖時，記下此時的電暈起始電壓；

升高電壓至電暈起始電壓的1.2倍，此時記下電暈脈沖幅值及電暈放電頻率〔讀頻率時可調(diào)節(jié)示波器橫坐標(biāo)顯示值至屏幕上顯示5～15個電暈脈沖時讀數(shù)〕；

然后換至其它環(huán)用同樣的方法測量電暈電流幅值及頻率；

繼續(xù)升高電壓到電暈起始電壓的1.6、2.0倍，同樣測量各環(huán)上的電暈電流幅值及頻率；

測完后將調(diào)壓器調(diào)零后斷開電源開關(guān)，并對高壓端通過限流電阻放電，放完電后把接地桿直接掛在直流電源高壓端。〔2〕將針板間隙距離依次調(diào)為2.0cm、2.5cm，重復(fù)上述步驟〔1〕。表格數(shù)據(jù)1．交流測量結(jié)果間隙距離：1.5cm起暈電壓環(huán)電容電

流密度電暈電流密度

12345平均值電壓11

3

5

電壓21

3

5

電壓31

3

5

間隙距離：2.0cm起暈電壓環(huán)電容電

流密度電暈電流密度

12345平均值電壓11

3

5

電壓21

3

5

電壓31

3

5

間隙距離：2.5cm起暈電壓環(huán)電容電

流密度電暈電流密度

12345平均值電壓11

3

5

電壓21

3

5

電壓31

3

5

注：為實驗記錄方便，以上的電容電流及電暈電流值均可記為相應(yīng)電流在其流過電阻時所產(chǎn)生的電壓值，實驗后再作處理。2．直流測量結(jié)果直流極性間隙距離：1.5cm間隙距離：2.0cm間隙距離：2.5cm起暈電壓環(huán)電暈

電流

平均

幅值電暈

脈沖

頻率起暈

電壓環(huán)電暈

電流

平均

幅值電暈

脈沖

頻率起暈電壓環(huán)電暈

電流

平均

幅值電暈

脈沖

頻率

電壓11

電壓11

電壓11

3

3

3

5

5

5

電壓21

電壓21

電壓21

3

3

3

5

5

5

電壓31

電壓21

電壓21

3

3

3

5

5

5

注：為實驗記錄方便，以上的電暈電流值可記為相應(yīng)電流在其流過電阻時所產(chǎn)生的電壓值，實驗后再作處理。思考題1.交流和直流情況下電暈各有哪些現(xiàn)象及其發(fā)生原因；2.電暈電流在板上的大致分布情況；3.起暈后一定電壓范圍內(nèi)各環(huán)電暈電流大小是否隨電壓升高而增大，距離增大時又如何變化。實驗報告要求1.交流時:〔1〕選擇不同間隙距離，分別作出各環(huán)電容電流密度和電暈電流密度與電壓的關(guān)系曲線；〔2〕作出起始電暈電