第二学期演示实验内容解析.docx

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第二学期演示实验内容解析

第一次课：

锥体上滚演示装置

[实验原理]不稳定平衡的物体偏离平衡位置时，物体总是向重心降低的方向运动。

在本装置中，影响锥体滚动的参数有三个，即导轨的坡度角，双轨道的夹角和双锥体的锥顶角。

角是固定的，夹角和是可调的。

双锥体中心O位于锥体轴线的中点。

计算表明，当角、、三角满足

时，重心O下降，就会出现锥体主动上滚的现象。

[操作方法]

1、通过可调节支架调节和的大小使之满足上述关系；

2、将双锥体置于轨道低处，松手后锥体沿轨道自低向高处滚动；

3、调节和中的一个角度，使之不满足上述关系，双锥体将不能上滚。

[思考]上述公式

的推导过程如何？

科里奥利力演示仪

[实验目的]模拟转动参考系中径向运动的小球的运动轨迹，直观地演示科里奥利力。

[实验仪器]转盘小球

[实验原理]在相对于惯性系匀速转动的参考系（非惯性系）中分析直线运动物体的运动时，应加以虚拟的惯性力即科里奥利力：

其中，m为物体质量，

为物体相对转动参考系的速度，

为转动参考系相对惯性系的转动角速度。

[操作方法]

1、转盘静止，让小球从狭槽的顶点向下运动，可以看到小球沿着狭槽的延长线方向继续向前作直线运动；

2、缓慢转动转盘，让小球从狭槽的顶点向下运动，可以发现小球在离开狭槽时，偏离原来的径向运动，其偏转方向与

方向相同；

3、改变转盘的转动方向，重复2的操作，可以观察到小球在离开狭槽后，向相反的方向偏离；改变转盘的转速，可以发现转盘转得越快，小球偏离原来的方向越远。

[思考]上述观察结果是以地面为参考系还是以转盘为参考系？

你能通过力的分析分析上述结果吗？

若以地面为参考系，小球作什么运动？

傅科摆

[实验仪器]摆绳长约1米的单摆。

[实验原理]由于地球的自转，地球表面并不是惯性系。

所以分析地球表面的物体运动规律时，应加上两个假想力：

惯性离心力和科里奥利力

北京处于北半球，地球自转的角速度方向垂直于地面向上。

故在地面上方运动的物体所要附加的科氏力方向指向运动方向的右方。

故傅科摆在摆动过程中，其摆面会沿顺时针转动。

大约一小时转动12度左右。

[实验操作]

（1）接通电源。

按开玻璃门，拉动摆绳，使单摆开始摆动；

（2）转动单摆下面的刻度盘，使黑色线指向0~180线并与摆面重合；

（3）一小时后观察摆面转动的角度。

惯性离心力演示仪

（转动液体内部压强分布演示仪）

当参考系相对惯性系转动时，在转动参考系中考察静止物体，物体除受到真实力外，还应加上假象力——惯性离心力：

茹可夫斯基椅（角动量守恒演示仪）

[实验目的]定性观察合外力矩为零的条件下，定轴转动中物体的角动量守恒。

其中：

为系统转动惯量。

[操作方法]

1、坐在转椅上，手持哑铃，两臂平伸；

2、使转椅转动起来，然后把两臂收回使哑铃贴在胸前，可看到人和凳的转速显著加大；

3、臂再度平伸，转速复又减慢。

想想为什么？

伯努利演示仪

[引言]丹尼尔·伯努利在1726年首先提出的原理的内容是：

在水流或气流里，如果速度小，压力就大，如果速度大，压力就小。

如图说明了这个原理。

向AB管吹进空气，如果管的切面小（像a处），空气的速度就大；而在切面大的地方（像b处），空气的速度就小。

在速度大的地方压力小，速度小的地方压力大。

因为a处的空气压力小，所以C管里的液体就上升；同时b处的比较大的空气压力使D管里的液体下降。

[实验目的]定性观察玻璃管道中有空气流动时不同流速处的空气压强。

[仪器装置]电磁式空压机玻璃管道

[原理]由伯努利方程，重力场中理想流体满足：

其中：

为流体质量；h为空间高度；p为气体压强；v为流速。

故当流体空间高度变化很小时：

即：

流速较大处，气体压强较小。

[操作方法]

1.首先观察，在无气体通入时,几处玻璃细管中的水平面处于同一高度。

2.接通空压机电源，有空气压入玻璃管路，上述几处玻璃细管中的水平面高度不一样了。

气体流速与压强演示

[仪器装置]竖直放置旋转圆盘圆纸片

[原理]由伯努利方程，重力场中理想流体满足：

[操作过程及思考]

接通电源，有机转盘转动，底部的纸片将飘起来。

为什么？

伯努利悬浮球

[仪器装置]

[原理]由伯努利方程，重力场中理想流体满足：

在伯努利悬浮球实验中，当有气流从上方喷出时，把气球往上推，根据伯努利原理，则上表面压强减小，上下形成压力差，如图七所示。

当上下压差大于等于重力时，气球将被向上吸起。

[操作方法]

1．打开伯努利悬浮球演示仪箱体上的电源开关，用手感觉一下喇叭向外喷出的气流。

2.托起气球靠近喇叭中心，至某一位置时气球被吸住。

3.关闭电源，气球落下。

刚体滚动

[实验原理]刚体滚动时的运动可视为其质心的平动和刚体绕其质心的转动。

刚体绕质心的转动角加速度正比于刚体所受外力矩，反比于刚体绕轴转动的转动惯量。

相同外力矩作用下，转动惯量小的刚体所获得的角加速度大，同样从静止出发，角加速度大的刚体先滚到底。

[操作仪器]倾角一定的斜坡滚道外径大小一致、质量相等的两圆盘刚体。

一个为木头质圆柱，转动惯量小；一个金属质圆筒，转动惯量大。

[操作步骤及思考]将两刚体盘同时放在斜面上，松手，使其自动滚下，观察哪个盘滚动快，为什么？

转动惯量演示仪

[实验仪器]四个金属柱质量相同（外径相等，一种实心，一种镂空，材质不同），但上部两个圆柱质量分布集中在四周（镂空的那种），下部两个圆柱质量分布均匀（实心）。

最上边一个和第三个与轨道的接触点靠中心；最下边一个和第二个与轨道的接触点在柱边沿。

[实验原理]刚体平面滚动时，其转动瞬时轴是与滚动轨道的切线。

其转动惯量：

，其中，Jc为绕过质心的平行轴转动时刚体的转动惯量，m为刚体质量，d为瞬时轴到过质心的平行轴间距。

由转动定理：

则刚体滚动的角加速度与力矩、转动惯量有关。

[实验操作]

（1）将框架低端抬起，用两组不同轨道（1、3层和2、4层）作对比；

（2）整体比较4个，分析它们的J、M、

角动量多功能演示仪

[实验原理]刚体系统受外力矩

时，系统附加角动量

可用转动定理求得：

系统所获得的角动量增量

与外力矩

的方向相同。

系统角动量为：

，为矢量合成。

系统受外力矩

为零，系统角动量守恒。

[操作方法]

将小飞机固定在仪器顶部的中心转轴上，当飞机顶部螺旋桨转动时，由于飞机系统角动量守恒，机身将反方向转动（但由于其转动惯量大，转速较小）。

开动尾部侧向螺旋桨的马达，调节马达转速，飞机将停止转动（但若马达转速太小，飞机转动减慢，但不停；马达转速太大，飞机将反方向转动）。

其原因为侧向马达推动空气，获得空气的反作用力，使飞机获得力矩阻碍其机身转动。

考虑一下，为什么直升飞机的尾巴都很长？

转轮进动演示仪

[实验装置]可转动转轮、质心调节砝码、转线如图：

[实验原理]当刚体系统的重心偏离O点时，重力（外力）对O点有力矩，如图示时力矩方向,由刚体转动定理：

而质量相对旋转轴为对称分布的物体（车轮），其相对于自转轴上一点的角动量的方向沿自转轴。

故当车轮绕旋转对称轴以很大的角速度转动时，如果没有外力矩的作用，由于角动量守恒，物体转动轴的方向将保持不变。

而若系统的质心偏离O点，系统将受到重力矩的作用。

刚体系统将有一附加的与

同方向的角动量

，故若车轮原来不动，重力矩将使其获得沿重力矩方向的角动量，车轮平杆将倒下。

若车轮绕旋转对称轴以很大的角速度转动时，重力矩将使其获得沿重力矩方向的角动量增量，下一时刻的角动量其俯视图如图.即刚体系统除转轮绕水平轴转动外，水平轴还将绕O点作逆时针转动——进动。

水平轴的进动角速度：

方向：

外力矩方向

故若调整质心调节砝码，使系统移至O点，系统不进动；若移至O点左方，系统顺时针进动。

[操作过程及思考]

1、移动质心调节砝码，使系统中心落在支撑点O处，使轴保持与竖直方向成角，松开手，可以看到自行车轮自动下落。

其原因为车轮系统受一重力矩作用，由转动定理

，系统获得与外力矩同方向的角加速度。

2、使车轮高速地绕自己的对称轴旋转起来，使轴保持与竖直方向成角，松手后，可以发现车轮并不下落，但它的轴会以O点为中心转动起来——进动。

观察当轮沿不同方向转动、重心在不同位置时系统的进动情况。

作用力（或力矩）方向与滚动方向演示仪

[实验仪器]如图所示。

可滚动的轮子中间圆柱体上缠绕布带。

[实验原理]力矩的方向决定柱体的滚动方向。

[实验操作]沿不同方向扯开布带。

回转仪

[实验目的]演示刚体的角动量守恒。

[实验仪器]回转仪

[实验原理]回转仪的核心部分是装置在常平架上的一个质量较大的转子。

常平架由套在一起，分别具有竖直轴和水平轴的两个圆环组成。

转子装在内环上，其轴与内环的轴垂直。

转子精确地对称于其转轴的圆柱，各轴承均高度润滑。

这样转子就具有绕其自由转动的三个相互垂直的轴。

因此，不管常平架如何移动或转动，转子都不会受到任何力矩的作用。

所以一旦使转子高速转动起来，根据角动量守恒定律，它将保持其对称轴在空间的指向不变。

[操作方法]

使转子转动起来，可以看到其对称轴在空间的指向不变。

回转仪由三个质量分布均匀的、半径依次减小的圆环构成。

三个环分别固定在各自的转轴上。

三转轴光滑，分别安装在支架、外环、中环上，三转轴方向垂直，故对三环构成的系统，重力作用在三环中心O点。

因此系统对O点所受合外力矩为零。

系统角动量守恒。

当内环转动起来后，内环的角动量为系统角动量，之后，无论系统如何运动，内环总保持原角动量。

多功能刚体进动演示仪

[实验仪器]陀螺、转子、底座、轨道、圆盘、转动驱动器

[实验原理]刚体转动定理

当陀螺所受重力矩不等于零时，刚体将有沿重力矩方向的角动量的附加量。

若初始刚体角动量为零，则刚体将在重力矩作用下歪倒；当陀螺初角动量不为零时，陀螺的自转轴将进动，而陀螺不倒下；当刚体所受外力矩为零时，刚体的角动量守恒（其转轴保持不变）。

[实验操作]

（1）打开驱动器电源；

（2）将没有转动的转子放在底座或轨道上，转子会自动倒下；将转子的轮放在磨沙轮上，将转轴放在两侧的支撑片圆槽内，轻轻下压，转子开始转动，5~8秒达到最大转速。

然后再放到底座或轨道上，转子不倒，开始进动（放在圆盘上时必须使带有橡皮套的头着地）；

（3）将陀螺仪从支架上取下，转子的轴可以指向任意一个方向。

但当使陀螺仪的转子转动起来时，则无论怎样转动陀螺仪，其转轴一直指向启动器的两支撑片圆槽连线。

为什么？

第二次课：

范德格拉斯起电机

法拉第笼

[实验目的]直观演示带电导体圆柱筒的电场分布

[实验仪器]可通电网状柱筒贴于筒面内外的红、绿纸条

[实验原理]通电金属圆筒内外电场分布：

通电金属圆筒内表面不带电，电荷集中在外表面。

[操作方法及思考]

接通电源，法拉第笼通电，观察筒内外纸条的状况，你能得出什么结论，原因如何？

电子滚筒

[实验目的]演示尖端放电过程

[实验仪器]稳压直流电源两排横向摆置的一头尖端的金属针可自由转动的塑料桶

[实验原理]导体带电过程中，由于导体尖端处电荷密度最大，其附近场强最强。

在强电场的作用下，尖端附近空气中残存离子被加速，这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞，使空气分子电离，进而产生大量新离子。

与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和，而与尖端上电荷同号的离子受到排斥向外飞去形成“电风”，使圆桶转动起来。

[操作过程]接通电源，电路接通。

滚筒接线柱与起电机的两极相连，滚筒周边的两排金属针分别带上不同种电荷，尖端处场强最大，滚筒将转动起来。

以上实验请在观察实验结果的同时思考其物理原因！

电子魔灯

电子魔灯球内装有惰性气体，通电后，由于电子碰撞而使原子失去外电子而产生电离，形成等离子体。

失去电子的原子能量升高，当其再俘获电子时，将放出光能，不同的原子，产生不同颜色的光。

当将手放在球面时，球心电源负极与手指（正极）间形成较强电场，电子将在电场影响下运动，形成不同的发光现象。

该球还装有声控开关，将开关打至AUDIO，用声控控制电源接通，效果更为奇特。

[思考]球心电极接电源为带电电极，为什么按在球型玻璃罩上的手相当于与球心相反的电极呢？

尖端放电

[实验仪器]范德格拉斯起电机带有铁丝钩的金属球煤油灯带有水平金属平板的避雷针演示装置

[实验原理]金属表面处的场强与该处金属表面带电面密度成正比，而向外突出的曲率较大处的表面常常电荷面密度大。

故尖端处的空气将在足够大的电场作用下被击穿，电荷将先在尖端处放电。

在强电场的作用下，尖端附近空气中残存离子被加速，这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞，使空气分子电离，进而产生大量新离子。

与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和，而与尖端上电荷同号的离子受到排斥向外飞去形成“电风”。

[操作方法]

1、将夹在起电机蘑菇帽上的导线夹在其旁边金属球的铁丝钩上，将金属球旁的金属放电丝对准煤油灯埝，点燃煤油灯，按下起电机的开关按钮，观察由于尖端放电造成的空气流动对火焰的影响。

2、将起电机的蘑菇帽与避雷针演示装置的一个极板相连，将另一个极板与起电机座上的接线钮相连。

在下极板上放一个上部呈球状的铜块，调节板距，使球顶距上极板1厘米左右。

按下起电机的开关按钮，铜球与上极板间形成断续火花放电，可听到劈啪声并看到跳过的火花。

用绝缘的竹夹子将一个顶端呈圆锥状的铜块放在下极板上，上述火花放电现象立即停止，但可听到丝丝的电晕放电声。

这是圆锥状的铜块放电随时的声音，这也是避雷针可以保护建筑物的原理。

[注意事项]范氏起电机起电后将有较大电压，故做实验前后请用接地的另一导体球碰一下蘑菇帽，以放电击。

[思考]你能分析一下范氏起电机的起电原理吗？

尖端放电、电子风车

[实验仪器]金属风车球型电子风车

[实验原理]金属表面电场分布与表面处的电荷面密度有关，而一般情况下，表面曲率大的地方电荷面密度大，电场强。

在强电场的作用下，尖端附近空气中残存离子被加速，这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞，使空气分子电离，进而产生大量新离子。

与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和，由动量守恒，风车将获得这些离子的动量而转动起来。

[操作方法]

1、接通电源，电路接通。

接在电源上的风车导体带电，小风车转动起来。

小风车转动方向为顺时针，原因如何？

2、将电源接在球型电子风车的电极上，球型罩中的阴极射线管放出电子射线（绿色），电子流打在球型罩中心的小风车叶片上，风车开始转动，观察风车的转动方向，与金属风车的转动情况相比，你的结论如何？

怒发冲冠

[实验仪器]怒发冲冠

[注意事项]

1、装置与四周物品距离应保持在1.5米以外。

2、装置与四周金属物及金属有尖角物品之间的距离应大于2米。

3、装置与一切低压用电设备和带电线路之间的距离应大于2米。

4、所置设备房屋的天花板最少能大于1.5米。

5、装置与观众之间应大于2米。

6、安全绝缘台一定注意要保持清洁，有尘灰和污秽时一定要及时清洁。

7、升压不要超过200V。

绝缘体转化为导体演示仪

[实验仪器]酒精灯接有灯泡的电路板双向开关直流电源交流电源剪断钨丝的灯泡玻璃座

[实验原理]当温度升高时，由于热运动加强，电子可以脱离原子核的束缚成为可参与导电的自由电子，绝缘体变成导体。

[操作方法]接通交流电电源

1、合上电路板上的电键，回路接通，可看到灯泡发光；

2、拉开电键，灯泡熄灭。

用酒精灯加热绝缘体，当达到一定温度时，灯泡逐渐亮起来，且温度越高，灯泡越亮；

3、撤下酒精灯，温度逐渐变低，灯泡逐渐熄灭。

[注意事项]

1、本实验电源为220V交流电，请勿触电！

2、实验后，绝缘体温度很高，不要触摸以免烫伤！

3、加热时温度不要太高，以免将玻璃烧化！

雅格布天梯

  雅格布天梯的两个电极接在高压储电瓶上，储电瓶充电后可达到2～5万伏高压。

在天梯电极间距最小的底部，场强较大，空气首先被击穿产生大量正负离子的同时，产生光和热，即电弧放电。

离子随热空气上升使电弧持续上升，犹如爬梯，直到电极间距过大，场强太小电极提供的能量不足以补充声光热等能量损耗，弧光熄灭。

此时，高压再次将电极底部的空气击穿，发生第二轮电弧放电，如此周而复始。

趋肤效应

[实验目的]通过实验，直观演示当导线通有直流电和交流电时电流密度沿导线截面的分布。

[实验仪器]粗大的分成三层的铜棒分别接在导体不同层面的灯泡直流电源音频发生器双向开关

[实验原理]导线中通有直流电时，电流密度沿导线截面均匀分布；当导线中通有交流电时，电流密度沿导线截面分布不均匀，表面处的电流密度大于轴心的电流密度——趋肤效应，交流电频率越高，趋肤效应越明显。

[操作方法]

1、接通电源预热大约10秒钟。

双刀开关合向左边，电路中接的是直流电，分别接在通电棒的外表面、内部、中心的三个小灯泡同时、等亮度的发光。

2、双刀开关合向右边，电路中接的是交流电，三个小灯泡亮度不同，接在通电棒的外表面的小灯泡亮度最亮，接在通电棒中心的小灯泡几乎不亮。

[注意事项]

1、本实验为高压作业，实验中，不要碰裸露的导线和电极，以免触电！

2、由于感应线圈产生的感应电流很大，因此，在双刀开关合向右边观察趋附效应时，通电时间一定不要超过1分钟，否则电路容易烧掉。

3、

光电效应、电子风车

[实验仪器]白炽灯、球型电子风车

[实验原理]当光照射在金属表面时，若入射光的波长小于该金属的红限波长，金属表面将逸出光电子，一般逸出光电子的动量不为零。

实验所用设备，风车转轴的摩擦可略，风车的叶片一面由红限波长大于可见光波长的金属组成，一面由红限波长小于可见光波长的金属组成，当灯泡发出的光照射风车时，第一种金属发生光电效应，光电子逸出，由动量守恒，风车将获得反动量，风车开始转动。

[操作方法]

接通电源，电路接通，灯泡发光，风车在光照下开始转动。

电磁波的发射、接收演示仪

[原理]当发射机中接有交流电时，引起发射机中的发射管自激振荡，在有缺口的环型导体G中产生高频变化电场，在缺口处，此变化电场将激发变化磁场，经发射天线H（G上方长74cm的直铜管）耦合，向外发射约波长150cm的电磁波，经反射天线（G上方长78cm的直铜管）反射，将两天线前方的电磁波加强。

实验可验证此电磁波的存在以及此电磁波电场、磁场方向。

[操作步骤]

1、检查发射机上的电子管是否固定好；接收天线上小电珠是否完好；拉杆天线接头处的螺钉是否拧紧。

2、关闭高压开关，接通电源，预热5分钟，待发射管烧热后即可进行实验。

3、将半波振子接收天线（带有电池的天线）移至正对发射天线50cm左右，并平行发射天线，接通高压开关，接收天线上上方的小电珠发亮，小电珠发亮的原因是接收天线两端接收的外来交变电场。

改变距离，小电珠亮暗程度不同。

（1）将调节接收天线放在发射天线前方，调节天线长度，天线上的电珠就变暗或变亮，待小电珠最亮时，接收天线的固有频率与接收的电磁波频率相同，产生共振。

（2）保持接收天线与发射天线的距离为50cm左右，接收天线长度为共振时的长度。

将接收天线绕接收天线轴心缓慢转动360°，可观察到只有接收天线与发射天线平行时，小电珠最亮，即此电磁波的电场方向为此时天线方向。

4、手持环型接收天线到离发射天线中部20cm左右，使其平面水平放置，用绝缘改锥调整环型接收天线的微调电容器，使环型天线上的小电珠达到最亮。

小电珠发亮的原因是环型接收天线受变化磁场感应，产生涡旋电流。

（1）移动环型天线从发射天线的一端至另一端，发现中央最亮而两端不亮，其原因是：

发射天线的长度为其发射电磁波的半波长，两端为电流波节、中央为电流波腹，故两端磁场弱、中央磁场强。

（2）转动环型天线的平面，发现环型天线水平放置时，小电珠最亮，由此可确定电磁波的磁场方向（垂直于环型天线平面）。

5、关闭高压开关，将半波振子接收天线的电池开关打开，电路中流有直流电，可见到分别接在铜管中心和外部的两个小灯泡一样亮。

关闭电池开关，打开发射天线的高压开关，可看到只有接在铜管外部的小灯泡发光，其原因是铜管中的电流是由高频电磁波引起的高频变化交流电，而导体中流有交流电时，电流有趋肤效应——导体表面电流密度大，中间电流密度小。

6、关闭高压开关；关闭电源开关；取下220V电源插头！

[思考]在实验中，不妨移动安有小电珠的接收天线及接收线圈的位置和方向，或改变接收天线的长短并观察结果，分析一下，天线和线圈中何时感应电流最大？

原因是什么？

[注意事项]

实验时先开电源，后开高压开关；关闭时，先关高压开关，后关电源开关。

开高压前，要将配套的接收天线远离发射机，以免烧坏小电珠。

第三次课：

范德格拉斯起电机

法拉第笼

[实验目的]直观演示带电导体圆柱筒的电场分布

[实验仪器]可通电网状柱筒贴于筒面内外的红、绿纸条

[实验原理]通电金属圆筒内外电场分布：

通电金属圆筒内表面不带电，电荷集中在外表面。

[操作方法及思考]

接通电源，法拉第笼通电，观察筒内外纸条的状况，你能得出什么结论，原因如何？

电子滚筒

[实验目的]演示尖端放电过程

[实验仪器]稳压直流电源两排横向摆置的一头尖端的金属针可自由转动的塑料桶

[实验原理]导体带电过程中，由于导体尖端处电荷密度最大，其附近场强最强。

在强电场的作用下，尖端附近空气中残存离子被加速，这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞，使空气分子电离，进而产生大量新离子。

与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和，而与尖端上电荷同号的离子受到排斥向外飞去形成“电风”，使圆桶转动起来。

[操作过程]接通电源，电路接通。

滚筒接线柱与起电机的两极相连，滚筒周边的两排金属针分别带上不同种电荷，尖端处场强最大，滚筒将转动起来。

以上实验请在观察实验结果的同时思考其物理原因！

电子魔灯

电子魔灯球内装有惰性气体，通电后，由于电子碰撞而使原子失去外电子而产生电离，形成等离子体。

失去电子的原子能量升高，当其再俘获电子时，将放出光能，不同的原子，产生不同颜色的光。

当将手放在球面时，球心电源负极与手指（正极）间形成较强电场，电子将在电场影响下运动，形成不同的发光现象。

该球还装有声控开关，将开关打至AUDIO，用声控控制电源接通，效果更为奇特。

[思考]球心电极接电源为带电电极，为什么按在球型玻璃罩上的手相当于与球心相反的电极呢？

尖端放电

[实验仪器]范德格拉斯起电机带有铁丝钩的金属球煤油灯带有水平金属平板的避雷针演示装置

[实验原理]金属表面处的场强与该处金属表面带电面密度成正比，而向外突出的曲率较大处的表面常常电荷面密度大。

故尖端处的空气将在足够大的电场作用下被击穿，电荷将先在尖端处放电。

在强电场的作用下，尖端附近空气中残存离子被加速，这些离子在加速运动中与空气分子相碰撞，使空气分子电离，进而产生大量新离子。

与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端与尖端上电荷中和，而与尖端上电荷同号的离子受到排斥向外飞去形成“电风”。

[操作方法]

1、将夹在起电机蘑菇帽上的导线夹在其旁边金属球的铁丝钩上，将金属球旁的金属放电丝对准煤油灯埝，点燃煤油灯，按下起电机的开关按钮，观察由于尖端放电造成的空气流动对火焰的影响。

2、将起电机的蘑菇帽与避雷针演示装置的一个极板相连，将另一个极板与起电机座上的接线钮相连。

在下极板上放一个上部呈球状的铜块，调节板距，使球顶距上极板1厘米左右。

按下起电机的开关按钮，