科学体验馆实验报告.docx
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科学体验馆实验报告.docx
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科学体验馆实验报告
科学体验馆实验报告
篇一:
科学体验馆实验报告~雅各布天梯
科学体验馆实验报告
实验名称:
雅各布天梯(——大气中的电压击穿现象)观察与思考:
1、当你按下控制按钮后,看到了什么现象?
答:
当我按下控制按钮后,我观察到了两个电极之间产生明亮的电弧,同时电弧从两个电极的最底端快速向上爬,当电弧到达电极的顶端后消失,然后从电极底部又会产生新的电弧,形成周而复始的电弧爬梯现象。
2、正常情况下,大气(干燥空气)的电击穿场强是106伏/米,当空气被击穿时,二电极之间将产生电弧,其发光的机理是什么?
答:
两个电极通电,使得两极之间的电压升到5万伏左右时,两极之间的空气被击穿,空气被电离,形成大量等离子体,被电离的空气中的原子核外电子从激发态跃迁回基态时,多余的能量以光和热量的形式放出,从而电弧发光。
3、显然,“天梯”的二电极棒之间有较高的电势差,从你观察到的现象估测,二电极间的电势差有多大?
答:
由于在正常情况下,大气(干燥空气)的电击穿场强是106伏/米,两电极最底端之间的距离是5cm左右,最顶端两电极之间的距
离是20cm左右,所以两电极之间的电势差Umin=106V/m×=5×104V,Umax=106V/m×=2×105V,即两电极之间的电势差大约在5万伏至20万伏。
4、为什么放电电弧会沿“天梯”上爬?
答:
两根电极之间的高电压使极间最狭窄处的电场极度强。
巨大的电场力使空气电离而形成气体离子导电,电弧是等离子体,本质就是空气,我们看到的电弧是空气中的原子核外电子从激发态跃迁回基态时,多余的能量以光和热量的形式放出。
电弧所在区域内的密度其实就是空气密度,所以会被热空气带动上升。
所以放电电弧会沿“天梯”向上爬。
空气对流使电弧向上升,随着电弧被拉长,电弧通过的电阻加大,当电流送给电弧的能量小于由弧道向周围空气散出的热量时,电弧就会自行熄灭。
在高压下,电极间距最小处的空气还会再次被击穿,发生第二次电弧放电,如此周而复始。
报告撰写人:
篇二:
科学体验馆实验报告~雅各布天梯
科学体验馆实验报告
实验名称:
雅各布天梯(——大气中的电压击穿现象)
观察与思考:
1、当你按下控制按钮后,看到了什么现象?
答:
当我按下控制按钮后,我观察到了两个电极之间产生明亮的电弧,同时电弧从两个电极的最底端快速向上爬,当电弧到达电极的顶端后消失,然后从电极底部又会产生新的电弧,形成周而复始的电弧爬梯现象。
2、正常情况下,大气(干燥空气)的电击穿场强是106伏/米,当空气被击穿时,二电极之间将产生电弧,其发光的机理是什么?
答:
两个电极通电,使得两极之间的电压升到5万伏左右时,两极之间的空气被击穿,空气被电离,形成大量等离子体,被电离的空气中的原子核外电子从激发态跃迁回基态时,多余的能量以光和热量的形式放出,从而电弧发光。
3、显然,“天梯”的二电极棒之间有较高的电势差,从你观察到的现象估测,二电极间的电势差有多大?
答:
由于在正常情况下,大气(干燥空气)的电击穿场强是106伏/米,两电极最底端之间的距离是5cm左右,最顶端两电极之间的距离是20cm左右,所以两电极之间的电势差Umin=106V/m×=5×104V,Umax=106V/m×=2×105V,即两电极之间的电势差大约在5万伏至20万伏。
4、为什么放电电弧会沿“天梯”上爬?
答:
两根电极之间的高电压使极间最狭窄处的电场极度强。
巨大的电场力使空气电离而形成气体离子导电,电弧是等离子体,本质就是空气,我们看到的电弧是空气中的原子核外电子从激发态跃迁回基态时,多余的能量以光和热量的形式放出。
电弧所在区域内的密度其实就是空气密度,所以会被热空气带动上升。
所以放电电弧会沿“天梯”向上爬。
空气对流使电弧向上升,随着电弧被拉长,电弧通过的电阻加大,当电流送给电弧的能量小于由弧道向周围空气散出的热量时,电弧就会自行熄灭。
在高压下,电极间距最小处的空气还会再次被击穿,发生第二次电弧放电,如此周而复始。
5.腊神话中有这样一个故事:
雅各布做梦沿着登天的梯子取得了“圣火”。
后人便把这梦想中的梯子,称之为”雅各布天梯”。
“雅各布天梯”则展示了电弧产生和消失的过程。
二根呈羊角形的管状电极,一极接高压电,另一个接地。
当电压升高到5万伏时,管状电极底部产生电弧,电弧逐级激荡而起,如一簇簇圣火似地向上爬升,犹如古希腊神话故事中的雅各布天梯。
空气被电离后电弧一旦形成,相对于通过未被电离的空气形成新的电弧,电流就比较容易沿着已经形成的电弧流动。
然而,已被电离的空气由于热和膨胀,密度比周围的空气要大,因此,会使电弧象从火中喷出的火焰一样在空气中上升。
电弧上升并被拉长,随着电弧被拉长,电弧通过的空气的电阻加大,当电流送给电弧的能量小于由电弧向周围空气散出的热量时,电弧就会自行熄灭。
雅各布天梯圣经中创世纪二八章11-19节中,雅各布做梦见到从天堂来的天梯。
后人便把这梦想中的梯子,称之为雅各布天梯。
雅各布天梯则展示了电弧产生和消失的过程。
二根呈羊角形的管状电极,一极接高压电,
另一个接地。
当电压升高到5万伏时,管状电极底部产生电弧,电弧逐级激荡而起,如一簇簇圣火似地向上爬升,犹如古希腊神话故事中的雅各布天梯。
在2-5万伏高压下,两电极最近处的空气首先被击穿,形成大量的正负等离子体,即产生电弧放电。
空气对流加上电动力的驱使,使电弧向上升,随着电弧被拉长,电弧通过的电阻加大,当电流送给电弧的能量小于由弧道向周围空气散出的热量时,电弧就会自行熄灭。
说明:
在高压下,电极间距最小处的空气还会再次被击穿,发生第二次电弧放电,如此周而复始。
确切的说,电弧比羽毛还轻。
羽毛是实体,有质量,密度比空气大。
而电弧是等离子体,本质就是空气,我们看到的电弧是空气中的原子核外电子从激发态跃迁回基态时,多余的能量以光子的形式放出。
所以,电弧所在区域内的密度其实就是空气密度,所以会被热空气带动上升。
雅各布
西庇太的儿子,使徒约翰之兄;当时被称为「大雅各布」。
在与主第一次相遇大约十七年后,这位缄默的使徒,成为教会的领袖。
圣经记载:
「希律王下手苦害教会中几个人,用刀杀了约翰的哥哥雅各布。
」雅各布就成了第一位殉道的使徒。
相传在他殉道之前,那些作假见证害他的人,见他喜乐盈溢,宛如英雄凯旋,毫无畏惧,乃深信真神基督必与他同在,竟感动了一位审判官与他一同受死
“太神奇了,太奇特了........”在博物馆里,同学的感叹声让我按耐不住好奇心,不由自主的走了过去。
原来,是雅各布天梯,这种奇特的现象才是的同学们都惊叹不已。
在感叹神奇的同时,我心中的疑问也一个个蹦了出来。
什么是雅各布天梯?
这是谁发明的?
为什么要发明它?
它的原理是什么?
雅各布天梯的现象是怎样产生的?
通过我自己的研究与查资料,终于解除了心中的疑惑。
什么是雅各布天梯?
希腊神话中有一个故事,雅各布做了一个美好的梦,他梦见沿着天梯去得了圣火,后人便把这梦想中的梯子称之为天梯,雅各布天梯有变压器,羊角电极等部分组成。
雅各布天梯是谁发明的?
泰斯拉放电也称高频高压放电,在屏蔽网的中央有一个头顶时大圆盘的圆柱形设备,成为高频高压发生器,它的发明人是美国著名发明家泰斯拉,因此这个设备成为泰斯拉变压器。
它的频率较高,约100KHZ.在同等电压和放电间隙情况下,放电电流非常大,电弧非常明亮,这里表演的泰斯拉放电,电压就有100万伏,能够持续放电,他的放电现象犹如雷电放电雅各布天体的现象
一簇簇火花在两个铁丝组成的梯形上爬升,爬到顶端就自行熄灭。
这成为雅各布现象。
这种现象的形成是,由于两电极构成一个梯形,下段间距小,其段空气最先被击穿,电弧加热,空气对流,驱使电弧向上升,随着电弧被拉长,电弧通过的电阻增大,当电流送给电弧的能量小于沪导向周围空气散出的热量时,电弧就自行熄灭,其实在高压,极间距最小处的空气还会再次被击穿,发生第二次电弧放电,如此周而复始。
确切的说,电弧比羽毛还轻,羽毛是实体,有质量,密度比空气还大。
而电弧是等离子体,本质就是空气,我们看到的点忽视空气中的原子核外电子从激发态跃迁回基态时,多余的能量以光子的形式放出,所以,电弧所在区域内的密度其实就是空气密度,会被热空气带动上升
雅各布天梯真的是很奇特,通过我的搜查与研究,我懂得了雅各布天梯带给我的疑惑。
在科学发展的道路上,需要我们发现问题,解决问题。
让我们怀着滴水穿石的精神去钻研吧。
实验目的:
通过演示来了解气体弧光放电原理实验操作与现象:
打开电源,观察弧光的产生、移动及消失雅各布天梯实验改进:
可以是设置成多道电弧的
篇三:
科学实验报告
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1、实验题目:
空气的成份检测实验
实验目的:
认识燃烧只用去了一部分空气(氧气),瓶内剩下的空气不支持燃烧(大部分是氮气),说明空气至少由两种气体组成。
实验器材:
水槽1个、去掉底的饮料瓶1个、小玻璃片1块、蜡头1个、火柴实验步骤:
1、把蜡头固定在玻璃片上,放在水槽内,向水槽内加水,加至水深约20mm。
点燃蜡头后,用去掉底的饮料瓶(或集气瓶)缓缓在罩在玻璃片外,到接触到槽底为止,然后立即盖上瓶盖并拧紧。
2、把水槽的水加到与瓶内水面一样高,再拧开饮料瓶的盖子,把燃烧的火柴迅速插入瓶内。
实验现象:
蜡烛燃烧一段时间之后熄灭了,瓶内的水面随着上升一些,说明空气少了一些。
把点燃的火柴放入瓶内,可看到马上就熄灭了,说明没有氧气不能燃烧,瓶内剩下的是不参与燃烧的氮气。
实验结论:
空气主要是由氧气和氮气组成。
注意事项:
1、玻璃片要小于饮料瓶底,蜡烛要固定好。
2、拧开瓶盖前,要先往水槽内加水,加水量要略高于瓶内水面。
2、实验题目:
二氧化碳的制取、收集、性质检测实验
实验目的:
会制取二氧化碳;认识二氧化碳的性质。
实验器材:
小苏打、醋、带导管的橡皮塞、集气瓶3个、蜡头2支、细铁丝一根、烧杯一个,澄清的石灰水、火柴、药匙、玻璃片2个、
实验步骤:
1、在一只集气瓶里放入一些小苏打,再倒进一些醋,瓶里出现的泡泡就是二氧化碳。
2、把带有导管的橡皮塞塞紧瓶口,并通过导管反二氧化碳引到另一只瓶里,收集两瓶。
3、把澄清的石灰水倒进装有二氧化碳的瓶子里,摇晃几下,观察有什么变化。
4、用细铁丝分别绑住2支蜡烛,点燃后如图放入烧杯内。
5、用另一瓶二氧化碳沿杯壁慢慢倾倒二氧化碳,观察发生的现象。
实验现象:
1、将醋倒入盛有小苏打的瓶里时会出现泡泡。
2、将澄清的石灰水倒进装有二氧化碳的瓶子里,摇晃后澄清的石灰水会变浑浊。
3、将二氧化碳沿杯壁慢慢倾,下面的蜡烛先熄灭,上面的蜡烛后熄灭。
实验结论:
1、小苏打和醋混合能生成二氧化碳,二氧化碳比空气重,所以可以使用排空取气法来收集二氧化碳气体。
2、二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊。
3、二氧化碳比空气重,二氧化碳不支持燃烧,可以用其灭火。
注意事项:
1、每一次使用的小苏打不能太多,可分多次制取。
2、制取二氧化碳时,气泡明显减少时要重新放入小苏打和醋。
可用点燃的火柴在集气瓶口试验如果马上熄灭就说明二氧化碳已经集满了。
3、往点燃蜡烛的杯子里倾倒二氧化碳时,要在远离蜡烛的另一端慢慢的沿杯壁倒入。
3、实验题目:
热水降温过程记录与分析
实验目的:
探究热水的降温过程,通过曲线图分析一杯水变凉的规律。
,(热水的降温过程是先快后慢。
)
实验材料:
铁架台、支架、石棉网、烧杯、温度计、秒表
实验步骤:
1.组装铁架台,调整好铁圈的位置。
(用铁圈代替支架是因为铁圈的高度可调。
)
2.在铁圈上放置石棉网。
3.在石棉网上放置烧杯,并把烧杯的位置摆正。
4.用铁夹固定温度计,并调整好温度计的高度。
(温度计不能碰到杯底或杯壁。
)
5.准备好热水、降温记录表和钢笔。
6.在烧杯里先少倒入些热水进行预热,(防止水温过高,烧杯炸裂),然后把热水倒入其中,大约是烧杯容量的80%。
(注意水量不能过多或太少,太多容易烫伤学生,太少的话实验效果不明显。
)
7.把烧杯放在石棉网上,并调整好温度计的高度,视线与温度计的刻度水平。
8.观察温度计的液柱,当液柱不再上升时要集中精神,液柱下降马上开始读0秒温度。
9.每两分钟观察一次,并把读出的数据记录在热水降温记录表上。
10.实验结束后,放置好记录表,并把仪器还原。
11.根据记录表上的数据绘制热水降温曲线图。
实验结论:
在实验室内状态下,一杯热水的降温过程是先快后慢,最后接近室温。
注意事项:
1)烧杯和温度计是玻璃制品,容易破碎,因此要轻拿轻放。
2)温度计的放置温度计的液泡要浸没在液面下,不能碰到杯底或杯壁。
3)热水温度较高,因此要注意安全,同时对烧杯进行预热。
4)读数时视线与温度计刻度水平。
4、实验题目:
热的传导实验(固体)
实验目的:
探究热在固体中的传递方式,固体中热的传导方向是由高温向低温传递。
实验材料:
酒精灯、金属汤勺(方形铁片)、试管夹、蜡烛
实验步骤:
1.点燃蜡烛,在金属汤匙柄的前端、中间、末端分别滴上等量的蜡烛,并让其凝固。
(也可以用方形铁片代替金属汤匙柄,在方形铁片的中心向周围滴上蜡油,这样可以防止学生回答“热的传递方向是由一端向另一端传递”这样的错误。
)
2.用试管夹夹住金属汤匙。
3.点燃酒精灯。
(注意火柴自下而上斜向点燃酒精灯的灯芯,并把灯冒竖直放在右手边上)
4.用酒精灯分别在汤匙的前端、中间、末端加热,观察不同位置蜡油的溶化速度。
(注意酒精灯的外焰温度高,因此要用外焰加热)
5.用酒精等(蜡烛)加热汤勺(方型金属片)的中间部分,观察汤勺(金属片)上的蜡油的熔化程度。
6.实验后,用灯冒自右上方斜向盖灭酒精灯的火焰。
7.实验结束后,放置好记录表,并把仪器还原。
实验结论:
通过实验现象,可以看到热在固体中传递时,从高温的地方向低温的地方传递,传递的方向驶向四面八方。
热在固体中,从温度高的地方向温度低的地方传递。
注意:
1)用试管夹夹住金属汤匙,防止烧伤
2)注意火柴自下而上斜向点燃酒精灯的灯芯,并把灯冒竖直右手边。
3)注意酒精灯的外焰温度高,因此要用外焰加热。
4)注意酒精灯的火焰不能用嘴吹灭,要灯冒自右上方斜向盖灭酒精灯的火焰。
5)加热的热源也可以用蜡烛。
5、实验题目:
热对流实验
实验一:
液体热对流实验
实验目的:
探究液体的热传递方式
实验材料:
烧杯、酒精灯、三脚架、石棉网、高锰酸钾一粒
实验过程:
1、烧杯装水,水要装到烧杯容量的三分之二处。
2、支好三角架,点上石棉网,点燃酒精等,给烧杯里的水加热。
3、当水加热三到五分钟后,在烧杯的边上向水中放入一点高锰酸钾。
4、继续加热,观察水中高锰酸钾溶液运行的路线。
实验现象:
高锰酸钾溶液在烧杯中的运行路线是从烧杯的底部向上升。
旁边的水流过来补充。
高锰酸钾颗粒受热后上升,遇冷后又下降。
实验结论:
热在液体中传递的方向是受热的部分上升,冷的液体流过来补充,。
从而形成对流。
液体的热传递方式是热对流。
注意事项:
注意安全,要求学生在加热过程中,只观察,不动手。
实验二:
气体热对流实验
实验材料:
风的形成演示箱
实验目的:
探究气体的热传递方式
实验过程:
1、点燃风的形成演示箱中的蜡烛
2、在风的形成演示箱入气孔处点燃一支蚊香。
3、观察文香烟的运行方向及路线。
4、用手感觉一下入口处和出口处的温度。
实验现象:
蚊香烟流进风的形成演示箱,并且从风的形成演示箱上不冒出,入口处的温度低,出口处的温度高。
实验结论:
热在空气中传递的方向是受热的部分上升,冷的气体流过来补充,从而形成对流。
注意事项:
说明:
我们演示的只是部分气体受热象形,如果是一间相对密封的室内,热源周围的空气受热上升,周围冷空气流过来补充,不断选环,形成热对流。
6、实验题目:
热胀冷缩实验
实验一:
固体热胀冷缩实验
实验目的:
认识固体具有的热胀冷缩现象
实验材料:
固体体胀器、酒精灯
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