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演示实验. 任课教师 : 石星军. 等离子放电球. 操作： 用手指轻触玻璃球的表面，球内产生彩色的辉光。 说明： 本展品演示低气压气体在高频强电场中产生辉光的放电现象，使观众认识到气体分子的激发、碰撞、电离、复合的物理过程。. 原理：
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演示实验 任课教师:石星军
等离子放电球 • 操作： • 用手指轻触玻璃球的表面，球内产生彩色的辉光。 • 说明： • 本展品演示低气压气体在高频强电场中产生辉光的放电现象，使观众认识到气体分子的激发、碰撞、电离、复合的物理过程。
原理： • 在通常情况下，气体分子是中性的，但在外界因素（如火焰、紫外线、放射线或强电场等）影响下，可以电离形成电子和正离子，电离后的气体的正、负离子，在电场中随着电压的增高，形成碰撞电离从而使气体可以导电。电流通过气体，我们称之为“气体放电”。“气体放电”的形式很多，如火花放电，弧光放电等，即是气体在常压下放电。而“等离子球”是低压气体（或叫稀疏气体）在高频强电场中的放电现象。
滴水自激感应起电仪 • 滴水自激感应起电仪是通过流动与玻璃管摩擦起电，在静电感应出的电荷循环堆积，所带电荷量越来越多，而产生越来越高的电位差的静电起电装置。
1.水槽 2.三通管 3.软管 4.阀门 5.玻璃管 • 6.金属壳 7.金属杯 8.导线 9.验电器
操作方法： • 1.首先将验电器和一个金属杯相连，然后慢慢打开阀门，是三通玻璃管口行成水滴流，不一会就可观察到验电器因带电而张开； • 2．用手指拿住试电笔氖管的一端，用另一端分别接触任意金属杯，可以发现氖管发光，有闪光发生在氖管的那一端上可判断金属杯带何种电荷。若闪光出现在与手接触的一端，责备侧的带电体带正电； • 3.用高压静电电压表测金属杯之间的电压，可测到8000V以上的高压。
电磁驱动演示仪 • 一、演示目的： • 利用电磁驱动演示仪演示涡流的机械效应，即电磁驱动。观察导体圆板在旋转磁场中的运动特性。
二．演示仪的结构： • 电磁驱动演示仪的结构如图所示． • 其中①是由钕铁硼材料制成的两块永磁体．它固定在长方形铁板上：②是定在L型铁架板上的电动机；③是可绕水平轴在竖在平面上转动的铝圆盘；④是固定①②③的托饭．
三．操作与现象演示: • 接通电源,电动机通电开始旋转,电动机2带动永磁体1使之绕水平轴旋转，继之在竖直平面内产生旋转磁场,由于涡流的机械效应驱动圆盘也跟着旋转起来。两者转动的方向相同,但铝盘旋转的速度始终小于永磁体(亦即磁场)的转速。这种现象称为电磁驱动。
高压带电作业演示实验装置 • 用途： • 演示高压带电作业，用以说明静电学中电位差和等电位的概念及在工业生产中的应用实例。 • 性能参数： • 电源：电向交流220V，输出电压15000V • 绝缘凳：对地绝缘电压大于50000V。
仪器装置结构：（如图） • 1.静电电源 2.电塔及输电线模型 3.绝缘凳 4.铝板 5.导线挂钩
操作方法： • 将高压电塔模型上的高压输电线与静电高压电源相连接。 • 打开电源。 • 表演者赤脚咱在高压绝缘凳的铝板上，将于绝缘凳上铝板连接导线挂钩挂在高压输电线上，于是表演者与高压线电位相同，这是表演者可以随意接触高压线进行不停电检修操作，这就是高压带电作业的原理。此时表演者与地之间有很大的电位差，表演直不可接触与地相连的导体。
互感概念演示仪 • 仪器用途： • 演示两个线圈之间的相互感应与位置之间的关系及铁芯在线圈互感中的作用。 • 性能参数： 电源电压交流 220V，线圈匝数 1000匝。
仪器结构：（如图） • 1.机箱 2.电源插座 3.电源开关 4.转向开关 • 5.输入插座 6.线圈 7.收录机 8.扬声器
操作方法： • 接通电源，打开电源开关（绿色）和收录机开关，适当调节音量，将转向开关（红色）打向一侧，这时可听到左喇叭有声音，这是收音机自身发出的声音，将转向开关打到另一侧，这时声音停止。 • 将两线圈分别接在机箱两侧的输入插座上，并把两线圈放在同一直线
上，这时可听到右喇叭有声音，而且两线圈移近声音增大，移远，声音减小。加入铁芯，声音可增大几倍，将两线圈处置放置，声音减小，至消失。说明这是通过互感线圈感应过来的声音。上，这时可听到右喇叭有声音，而且两线圈移近声音增大，移远，声音减小。加入铁芯，声音可增大几倍，将两线圈处置放置，声音减小，至消失。说明这是通过互感线圈感应过来的声音。 • 可以随意改变线圈的相对位置和方向观察两个线圈的互感情况。
静电现象演示仪 • 该仪器可演示静电系列试验，包括尖端放电、静电跳球、静电摆球等。 • 装置结构及技术参数 : • 1.静电电源
2.静电跳球 • 3.静电摆球 • 4.尖端放电
操作方法： • 静电跳球： • 将两极板分别与静电起电机相连接，摇动起电机，是两极板分别带正、负电荷，这是小金属球也带有与下板同号的电荷。同号电荷相斥，异号电荷相吸，小球受下极板的排斥和上级板的吸引，跃向上级板，与之接触后，小球所带的电荷被中和反而带上与上级板相同的电荷，于是又被排向下级板。如此周而复始，可以观察到球在
容器内上下跳动。当两极板电荷被中和时，小球随之停止跳动。容器内上下跳动。当两极板电荷被中和时，小球随之停止跳动。 • 静电摆球： • 将两极板分别与静电起电机相接。调节细有机玻璃棒，使球略偏向一极板。摇动起电机，使两极分别带正、负电荷。这是导体小球两边分别被感应出与临近极板异号的电荷。球上感应电荷又反过来使极板上电荷分布改变，从而使两极板间电场分布发生变化。球与极板相距较近的这一侧空间
场强较强，因而球受力较大，而另一侧与极板距离较远，空间场强较弱，受力较小，这样球就摆向距球近的一极板。当球与这极板相接触时，与上面同样的道理使球又摆回来。不断摇动起电机，球就在两极板间往复摆动，并发出乒乓声。起电机放电后，则导体小球会因惯性，在一段时间内作微小摆动，最后停止在平衡位置。将乒乓球调节在两极间的电场力几乎相等，故球不动。场强较强，因而球受力较大，而另一侧与极板距离较远，空间场强较弱，受力较小，这样球就摆向距球近的一极板。当球与这极板相接触时，与上面同样的道理使球又摆回来。不断摇动起电机，球就在两极板间往复摆动，并发出乒乓声。起电机放电后，则导体小球会因惯性，在一段时间内作微小摆动，最后停止在平衡位置。将乒乓球调节在两极间的电场力几乎相等，故球不动。
尖端放电： • 将起电机的一极接在针形导体上，摇动起电机，使针形导体带电。由于导体尖端处电荷密度最大，所以附近场强最强。在强电场的作用下，使尖端附近的空气中残存的离子发生加速运动，这些被加速的离子与空气分子相碰撞时，使空气分子电离，从而产生大量新的离子。与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端，最后与尖端上的电荷中和；与尖端上电荷同号
的离子受到排斥而飞向远方形成“电风”，把附近的蜡烛火焰吹向一边，甚至吹灭。的离子受到排斥而飞向远方形成“电风”，把附近的蜡烛火焰吹向一边，甚至吹灭。
静电植绒 • 目的： • 演示静电植绒的基本原理和模拟静电在生产中的应用。 • 原理和操作： • 绒丝在上下两极板间所建立的电场中极化而垂直排列，在加之绒丝并非百分之百绝缘体，可带少量与下极板同号的电荷，在强电场的作用下绒丝竖直地飞向上极板，与上极板相碰，既
中和并带与上极板相同的电荷，在电场的作用下又迅速飞向下极板，这样绒丝在两极板间上下飞舞。中和并带与上极板相同的电荷，在电场的作用下又迅速飞向下极板，这样绒丝在两极板间上下飞舞。 • 若再上极板表面涂具有一定图案或文字的粘结剂，两极板间加上直流高压后，绒丝就可整齐而竖直地附着在图案或文字处。
跳环式楞次定律演示装置 • 演示目的： • 利用通电线圈及线圈内的铁芯所产生的变化磁场与铝环的相互作用，演示楞次定律。 • 演示装置：
铁芯为φ26 X 450的软铁棒，线圈为有机玻璃骨架、φ0.7mm高强度漆色线绕制而成。
演示原理： • 当线圈中突然通电流时，穿过闭合的小铝环中的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，闭合铝环中会产生感生电流、感生电流的方向和原线圈中的电流方向相反。因此与原线圈相斥，相斥的电磁力是铝环上跳。 • 演示操作： • 闭合铝环的上跳演示 • 将电源插座插入电源，打开电源开关，将铝环套入铁棒内按动操作开关。当开关接通则铝环高高跳起，当
保持操作开关接通状态不变，则铝环保持一定高度，选在铁棒中央；当断开操作开关，则铝环落下。 • 带孔铝环的演示 • 重复上述步骤，然后将带孔的铝环套入铁棒内，按动操作开关。当开关接通瞬间，铝环上跳，但高度没有不带孔的铝环高；保持操作开关接通状态不变，铝环则保持某一高度不变，悬在铁棒中央某一位置，但没有不带孔的铝环悬的高；当把操作开关断开后，铝环落下。
开口铝环的演示 • 重复上述步骤，然后将开口铝环套入铁棒内按动操作开关，开口铝环静止不动。 • 讨论： • 上述实验现象反映了楞次定律的内容。当线圈通有电流时，将在铁芯中产生交变磁场，套在铁芯中的铝环将产生感生电流，感生电流的方向与线圈中的电流方向相反，因此与线圈相斥，使得铝环上跳；当带孔的铝环重复上述实验时由于感生电流没有不带
孔的铝环大，所以它没有不带孔的铝环跳的高；当开口铝环重复上述实验时，由于开口铝环形不成闭合回路，无感生电流，没有受到电磁力的作用，所以静止不动。孔的铝环大，所以它没有不带孔的铝环跳的高；当开口铝环重复上述实验时，由于开口铝环形不成闭合回路，无感生电流，没有受到电磁力的作用，所以静止不动。
形状记忆合金 • 试验原理： • 形状记忆效应是呈热弹性马氏体相变的合金所具有的一种奇特的功能，既合金处于低温相是予以塑性形变，加热到临界温度以上通过逆相变恢复其原始形状的现象，称之为形状记忆合金。形状记忆合金效应分为三种类型：1.合金处于低温时予以适当形变，加热到临界温度以上通过逆相变恢复其原始形状，冷却时不恢复低温相形状的现象称为单程记忆效应。2.加热时
恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状的现象称为双程记忆效应。3.加热时恢复高温相形状，冷却时由高温形状先恢复为平直状，继续冷却则最终变为取向相反的高温相形状的现象称为全程记忆效应，它是一种特殊的双程记忆效应。具有形状记忆效应的合金称为记忆合金。现已发现的形状记忆合金有20余种，其中应用广泛的只有TiNi基合金和铜基合金。恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状的现象称为双程记忆效应。3.加热时恢复高温相形状，冷却时由高温形状先恢复为平直状，继续冷却则最终变为取向相反的高温相形状的现象称为全程记忆效应，它是一种特殊的双程记忆效应。具有形状记忆效应的合金称为记忆合金。现已发现的形状记忆合金有20余种，其中应用广泛的只有TiNi基合金和铜基合金。
几种形状记忆合金演示模型： • 形状记忆合金演示模型是以不同的结构形式展示记忆合金记忆恢复特性并蕴含相变、能量转换（热能—机械能）等其它物理意义的装置或元件的总称。 • 1.偏心曲柄型热机：是利用形状记忆合金记忆恢复特性，记住不同温区之间的力矩差驱使轮盘转动的装置（如图）。
记忆合金花：是利用形状记忆合金双程记忆效应制成的,随温度变化可自行开，闭的仿菊花花朵（如图）。记忆合金花：是利用形状记忆合金双程记忆效应制成的,随温度变化可自行开，闭的仿菊花花朵（如图）。
记忆合金弹簧：是利用形状记忆合金双程记忆效应制成的，水温度变化可自行伸，缩的感温驱动元件（如右图） • 充分展示了工业用形状记忆合金元件典型结构形式。 • 采用CuZnAl记忆合金丝，表面镀锡，热风或热水为热源，伸缩温度为65℃～85℃。
阴极射线在磁场中的偏转 • 目的： • 观察电子束在磁场中的偏转并验证洛仑兹力的规律。 • 原理和操作： • 阴极射线管的阳极和阴极分别接感应圈的正负极。在感应圈正确工作时，射线管两极在强电场作用下，从阴极发射电子束---阴极射线，阴极射线经
狭缝射在斜置的荧光屏上，可显示为一直线。以条形磁铁从水平并垂直方向移近射线，可见射线偏转，靠的越近，偏转越甚；改变磁铁的极性，可见偏转方向也改变。根据磁铁的极性和射线的偏转方向可验证洛仑兹力的规律。狭缝射在斜置的荧光屏上，可显示为一直线。以条形磁铁从水平并垂直方向移近射线，可见射线偏转，靠的越近，偏转越甚；改变磁铁的极性，可见偏转方向也改变。根据磁铁的极性和射线的偏转方向可验证洛仑兹力的规律。 • 注意： • 要正确选择感应圈极性，输出电压不要过高。
小型涡电流演示仪 • 【目的】：演示涡电流的机械效应。 • 【原理与操作】：根据法拉第电磁感应定律，当磁铁与金属材料之间有相对运动时，金属材料内就会形成涡电流，涡电流的存在就会阻碍磁铁和金属之间的相对运动。涡电流越大，这种阻碍作用就会越强，而涡电流的强弱在材料一定的情况下，与材料的形状、大小密切相关。
演示时，让一块磁铁分别从三个一定高度的中空铝管（A、B、C）顶端落下，其中A是管壁完好的铝管，B是管壁上开有狭缝的铝管，C是管壁上加工出许多圆孔的铝管。观察并比较在三种情况下磁铁下落的快慢情况。实验的现象是明显的：磁铁在A管中下落得最慢，C管中则快些，而在B管中下落速度是最快的。这是因为管壁完整的铝管有助于形成涡电流，磁铁受到的阻碍作用强，故磁铁在其中下落时，演示时，让一块磁铁分别从三个一定高度的中空铝管（A、B、C）顶端落下，其中A是管壁完好的铝管，B是管壁上开有狭缝的铝管，C是管壁上加工出许多圆孔的铝管。观察并比较在三种情况下磁铁下落的快慢情况。实验的现象是明显的：磁铁在A管中下落得最慢，C管中则快些，而在B管中下落速度是最快的。这是因为管壁完整的铝管有助于形成涡电流，磁铁受到的阻碍作用强，故磁铁在其中下落时，
运动得最慢；对于管壁上有一条缝的铝管，由于缝的阻断作用，不易形成涡电流，磁铁受到的阻碍作用弱，故磁铁在其中下落就快；而在管壁上开许多孔的铝管，虽有阻断涡电流的作用，但没有开缝的阻断作用强，故磁铁在其中落下时，运动的快慢就介于A、B之间，较管壁完整的快，比管壁上开缝的要慢。运动得最慢；对于管壁上有一条缝的铝管，由于缝的阻断作用，不易形成涡电流，磁铁受到的阻碍作用弱，故磁铁在其中下落就快；而在管壁上开许多孔的铝管，虽有阻断涡电流的作用，但没有开缝的阻断作用强，故磁铁在其中落下时，运动的快慢就介于A、B之间，较管壁完整的快，比管壁上开缝的要慢。
手触电池 • 【目的】：通过演示进一步理解接触电位差的概念 • 【原理和操作】：要使金属内电子脱离金属表面的束缚所需的功，称为该金属的逸出功。不同的金属有不同的逸出功。两种不同的金属相互接触时，逸出功小的金属将失去电子而电位升高，逸出功大的金属将获得电子而电位降低（如图１）。结果这两种
金属之间就产生了电位差，称之为接触电位差。金属之间就产生了电位差，称之为接触电位差。 • 设wA、wB为金属A与B的逸出功（且wAwB），则它们的接触电势差为： VA－VB=（wA－wB）/e • 因此，相互接触的两块金属就相当于一个电池，如果在它们之间接一个电流计，当回路闭合，电流计就发生偏转，表明回路中有电流。
现将双手分别放在铜板（wＣｕ＝4.65ev）和铝板（wAl＝4.28ev）上，因人是导体，与两金属板接触，从而产生接触电位差，此时两块金属板通过人体连接构成了一个等效电池（如图），当回路闭合时，观察电流计的变化。现将双手分别放在铜板（wＣｕ＝4.65ev）和铝板（wAl＝4.28ev）上，因人是导体，与两金属板接触，从而产生接触电位差，此时两块金属板通过人体连接构成了一个等效电池（如图），当回路闭合时，观察电流计的变化。
雅格布天梯 • 【目的】：通过演示来了解气体弧光放电的原理。 • 【原理】：给存在一定距离的两电极之间加上高压，若两电极间的电场达到空气的击穿电场时，两电极间的空气将被击穿，并产生大规模的放电，形成气体的弧光放电。
雅格布天梯中的两电极构成为一梯形，下端间距小，因而场强大（因）。其下端的空气最先被击穿而放电。由于电弧加热（空气的温度升高，空气就越易被电离, 击穿场强就下降），使其上部的空气也被
击穿，形成不断放电。结果弧光区逐渐上移，犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时，由于两电极间距过大，使极间场强太小不足以击穿空气，弧光因而熄灭。 • 【操作】：打开电源，观察弧光的产生，移动及消失。
大型涡电流演示仪 • 【目的】： 演示法拉第电磁感应定律。 • 【原理和操作】： 在一线圈上方套一闭合的铝环，当线圈中通有交变电流时，根据法拉第电磁感应定律，通过铝环的磁通量发生变化，在铝环中就产生感应电动势，因为铝环闭合，就会产生感应电流，铝环就会与载流线圈发生相互作用。定量分析表明，铝
