自制高压实验演示仪，本文主要内容关键词为：高压论文,演示论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
高压实验的演示对于教师来说是一个很大的挑战，因为高压实验往往使用手摇感应起电机或者是感应圈完成。它们价格比较高、构造比较复杂，工作时容易出现故障；手摇感应起电机起电盘表面是否干净、空气湿度等因素都明显影响起电效果，在潮湿多雨的季节很难起电；感应圈要依赖市电工作。而全封闭式的“高压模块”和“超高压模块”作为一种新元件、工作时可以产生100kV以上的高压，比上述两种仪器产生的电压高得多，并且没有它们的上述缺陷；为此使用“高压模块”、“超高压模块”和其他原件“自制高压实验演示仪”，下文简称“演示仪”。演示仪的构造简单，价格低廉，使用直流电池供电，小巧玲珑，操作简单安全，演示效果非常直观，保证每次实验都能成功。 一、演示仪的工作原理及构造 演示仪的核心部件是“高压模块”和“超高压模块”，它将低压直流电经震荡电路形成高频振荡电流，然后经变压器升压，再经过高压倍压整流电路整流，由高压电容器蓄能后形成直流高压电。通过电位器改变输入端电压高低可以改变输出端电压高低。演示仪由电极、电位器、开关、高压模块、超高压模块、电池、电池盒及PVC面板组成，如图1和图2所示。 二、制作演示仪需要的主要材料 工作电压为7.4V的超高压模块1个、工作电压为3.7V的高压模块2个、RV24YN20SB502电位器1个、船型开关3个、电动势为3.7V的18650型锂电池及专用电池盒各4个，耐高压绝缘电线若干，厚度1.5cm、长度30cm、宽度20cm的PVC板2块。
三、制作演示仪的方法 （1）用喷绘胶将两块30×20cm的PVC板按照“⊥”型粘接在一起。 （2）将3个高压模块，3个船型开关，1个RV24YN20SB502电位器使用喷绘胶粘在竖直PVC板上的合适位置。 （3）将4个电池盒粘在水平PVC板上的合适位置。 （4）将超高压模块输入端的2个电极、2节18650型锂电池、电位器，船型开关串联。 （5）将另外的2个高压模块的输入端分别和1节电池、1个开关串联。 （6）将1个超高压模块、2个高压模块高压输出端的电极使用螺丝钉和垫片分别固定在竖直PVC板上合适位置。 四、演示仪的特点 （1）输入端通电瞬间，输出端立刻产生高电压，且不受环境影响。（2）电源选用18650型3.7V大容量的充电锂电池，可以重复使用且一次充电可以长时间使用。（3）演示仪中的电位器可以调节输出端电压的高低。（4）演示仪有两个高压模块和1个超高压模块、3组电极，3个模块可以交替工作、也可以同时工作，可以同时开展多组实验。（5）与演示仪配套的各个附件制作巧妙，取材于生活用品或者废品，取材方便，拉近了物理学知识与生活的距离，有助于培养学生的创新意识。（6）演示仪可以开发创新实验。 五、部分实验所需附件的制作方法及实验的具体操作方法 1.演示电磁波的发射和接收（如图3所示）
（1）制作附件所需材料。 1根直径16mm、长约3.7m的PVC电线管，2个乒乓球、宽度为6cm的铝带、烤箱用锡箔纸若干、橡皮筋若干。 （2）制作附件的方法。 ①用割管器从PVC电线管上截取4段长度均为90cm的电线管。 ②取4段长度为90cm的铝带，去掉铝带背面的贴纸，露出铝带上的不干胶，在每段PVC电线管外表面覆上一层铝带并把电线管包裹起来（相当于4段“金属棒”）。 ③用锉刀将每段PVC电线管的一端锉平，然后将1个乒乓球用502胶水粘在该端。 ④在2个乒乓球的表面分别包上1张大小合适的锡箔纸（此时的乒乓球相当于2个金属球），然后用橡皮筋将锡箔纸和PVC电线管上铝带紧紧扎起来。 ⑤取1个测电笔中的氖管，在氖管两端分别绕上1段长约1m的导线，然后将导线的另一端绕在PVC电线管，和电线管表面的铝带接触良好。 （3）演示方法。 ①如图3所示，将其中两段“金属棒”带有“金属球”的一端靠近（间距大约2cm）并且呈一直线放置，将另外两段“金属棒”同样放置，与最初的两段“金属棒”间距保持大约20cm。 ②将“演示仪”超高压模块的两个电极通过导线和鳄鱼夹分别接最初两段“金属棒”的“金属球”。 ③闭合演示仪的开关，可见“金属球”之间有激烈的电火花产生，同时发现氖管开始间断发光。 ④调整“金属球”之间的距离，可以调整放电频率，氖管的发光频率随之改变。 2.解释雷电时伴随巨大的响声和日光灯发光原理（如图4、图5所示）
（1）制作附件所需要的材料。 废旧日光灯1只，具有良好绝缘柄的长螺丝刀1个。 （2）演示方法。 ①手握长螺丝刀的绝缘柄，将螺丝刀的金属部分接触演示仪一对电极中的其中一个。 ②闭合演示仪开关，缩小螺丝刀与另一个电极之间的距离，可见螺丝刀与另一个电极之间出现耀眼的电火花，同时伴随较大的响声，模拟雷电现象。 ③将演示仪的两个电极通过导线和鳄鱼夹连接到废旧日光灯的两个接线柱上，闭合开关，可见废旧日光灯安静地发光，重新工作起来。 以上两个实验说明发生雷电时的巨大的响声是因为空气受热膨胀振动而产生的；还能解释日光灯的发光原理：高压下灯管内产生紫外线，紫外线照射灯管壁上的荧光物质发出可见光。 3.演示静电摆球、静电跳球（如图6、图7所示）
（1）制作附件需要的材料。 高度大约25cm、瓶口直径大约11cm的盛燕麦片或者是汽水糖的透明塑料瓶1个，高度大约5cm的透明微波保鲜盒1个、包装巧克力糖块的各种颜色的锡箔纸若干、直径大约5cm的装饰用空心塑料球1个、细线、锡箔纸若干、蝴蝶夹1个、铝带若干、螺丝及螺丝钉若干。 （2）制作附件的方法。 ①用电烙铁在塑料瓶的两个侧面的中央位置各烫1个直径0.3mm的小孔。 ②剪两段长度大约20cm、宽度大约6cm的铝带，去掉铝带上的底衬，露出不干胶，将两段铝带分别粘在塑料瓶的两个侧面的内表面。 ③用2个平头螺丝钉分别从两个侧面的内表面穿过小孔，套上垫片，用螺丝帽固定好，保证螺丝钉和铝带接触良好，伸出的螺丝钉作为两个接线柱使用。 ④用电烙铁在盖子的圆心处烫一个0.3mm的小孔。 ⑤用锡箔纸紧紧包住空心塑料球（此时的塑料球相当于一个“空心金属球”），然后再用细线拴在锡箔纸上将“金属球”吊起，细线的另一端从塑料瓶内向外穿过瓶盖上小孔，然后用一个蝴蝶夹夹住细线固定好。 ⑥用电烙铁在微波保鲜盒的盒盖的中央位置及一个侧面靠近底端的位置各烫一个直径0.3mm的小孔。 ⑦然后在盒盖及底面各粘上1张铝带；通过螺丝钉穿过小孔并使用垫片和螺丝帽固定好，保证螺丝钉和铝带接触良好，伸出的螺丝钉作为两个接线柱。 ⑧用不同颜色的包装巧克力的锡箔纸揉成蓬松的如黄豆大小的金属球若干，放入微波保鲜盒内。 （3）演示方法。 ①通过改变蝴蝶夹夹持细棉线的位置，调节“金属球”在瓶中的位置，让金属球距离塑料瓶底端大约2cm。 ②将演示仪的一组电极通过导线和鳄鱼夹接到塑料瓶的两个接线柱上。 ③闭合演示仪的电源开关，水平推动一下塑料瓶，可见“金属球”像挂钟的钟摆一样在塑料瓶中左右摆动起来，交替撞击塑料瓶的左右两个侧壁；断开电源的开关，可见“金属球”摆动的幅度越来越小，最终停止摆动。 该现象说明电场是客观存在的；“金属球”在电场中带电以后在电场力作用下摆动起来，说明电荷间作用规律。 ④将黄豆大小的“金属球”放入微波保鲜盒中；用橡皮筋将微波保鲜盒的盒盖和保鲜盒固定起来，放在水平桌面上，晃动微波保鲜盒让“小金属球”在盒内均匀分布。 ⑤将演示仪的一组电极通过导线和鳄鱼夹分别接到微波保鲜盒的两个接线柱上。 ⑥闭合演示仪电源开关，盒内“金属球”便在盒中快速跳动起来。 该实验也能说明电场是客观存在的，说明电荷之间相互作用规律；如果在盒盖上粘一块双面胶，打开盒子可见盒盖上粘有一些“金属球”，该现象说明静电可以植绒。 4.模拟异种电荷的电场（如图8所示）
（1）制作附件需要的材料。 有机玻璃板、蓖麻油、电极、纤维丝、胶水。 （2）制作附件的方法。 ①用胶水将有机玻璃板做成厚度为0.5cm的扁平的边长为8cm的正方形盒子，盒内放入适量的纤维丝。 ②从盒的上表面打两个小孔。 ③用注射器通过小孔向盒内注满蓖麻油，在小孔上按装电极，然后用胶水封口。 （3）演示方法。 将演示仪的电极和玻璃盒的电极相连可以模拟点电荷的电场、异种电荷的电场、同种电荷的电场等。 利用演示仪还可以演示静电平衡、静电除尘、尖端放电、静电电动机、模拟点电荷的电场、同种电荷的电场、匀强电场等实验。
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