【报告】科学体验馆实验报告-雅各布天梯

1、科学体验馆试验报告试验名称：雅各布天梯（大气中的电压击穿现象）观看与摸索：1、 当你按下掌握按钮后，看到了什么现象？答：当我按下掌握按钮后， 我观看到了两个电极之间产生光明的电弧，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逝，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、 正常情形下，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，余外

2、的能量以光和热量的形式放出，从而电弧发光；3、 明显，“天梯”的二电极棒之间有较高的电势差，从你观看到的现象估测，二电极间的电势差有多大？答： 由于在正常情形下，大气（干燥空气）的电击穿场强是10 6 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 =10 6v/m 0.05m=5 104 v，umax =106 v/m 0.2m=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；庞大的电场力使空气电离而形成气体离

3、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， 余外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四周空气散出的热量时， 电弧就会自行熄灭； 在高压下， 电极间距最小处的空气仍会再次被击穿，发生其次次电弧放电，如此周而复始；- 1 - / 45.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”；后人便把这理想中的梯子，称之为 雅各布天梯 ；“雅各布天梯”

4、就展现了电弧产生和消逝的过程；二根呈羊角形的管状电极， 一极接高压电， 另一个接地；当电压上升到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，如同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，电流就比较简单沿着已经形成的电弧流淌；然而， 已被电离的空气由于热和膨胀，密度比四周的空气要大，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四周空气散出的热量时， 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

5、各布做梦见到从天堂来的天梯；后人便把这理想中的梯子，称之为雅各布天梯；雅各布天梯就展现了电弧产生和消逝的过程；二根呈羊角形的管状电极，一极接高压电， 另一个接地；当电压上升到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，如同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第一被击穿，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促使，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四周空气散出的热量时，电弧就会自行熄灭；说明： 在高压下，电极间距最小处的空气仍会再次被击穿，发生其次次电弧放

6、电，如此周而复始；准确的说，电弧比羽毛仍轻；- 2 - / 4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，余外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 james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，成为教会的领导；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； 徒十二： 1-2 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， 如同英

7、雄凯旋， 毫无恐惧，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“太奇妙了，太奇妙了”在博物馆里，同学的感叹声让我按耐不住奇怪心，情不自禁的走了过去； 原先，是雅各布天梯，这种奇妙的现象才是的同学们都赞叹不已；在感叹奇妙的同时，我心中的疑问也一个个蹦了出来；什么是雅各布天梯？这是谁创造的？为什么要创造它？它的原理是什么？雅各布天梯的现象是怎样产生的？通过我自己的讨论与查资料，最终解除了心中的疑问；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，后人便把这理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；雅各布天梯是谁创造的？泰

8、斯拉放电也称高频高压放电， 在屏蔽网的中心有一个头顶时大圆盘的圆柱形设备， 成为高频高压发生器， 它的创造人是美国闻名创造家泰斯拉， 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形下，放电电流特别大，电弧特别光明，这里表演的泰斯拉放电，电压就有100 万伏，能够连续放电，他的放电现象如同雷电放电- 3 - / 4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， 促使电弧向上升，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四周空气散出的热量时， 电弧就自行熄灭， 其实在高压， 极间距最小处的空气仍会再次被击穿，发生其次次电弧放电，如此周而复始；准确的说，电弧比羽毛仍轻，羽毛是实体，有质量，密度比空气仍大；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， 余外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妙，通过我的搜查