[發(fā)明專利]一種探究氣體放電現(xiàn)象的演示平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310160043.1
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103247204A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王彪;王黎陽;劉閏;劉少華;郭培東;魏東;梁晶晶;周思媛
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理實驗演示教學(xué)設(shè)備，更具體的說涉及一種探究氣體放電現(xiàn)象的演示平臺。

背景技術(shù)

氣體放電現(xiàn)象在生活中較為常見，例如，雷雨天氣里的閃電，霓虹燈中的輝光放電等。在中學(xué)課本里，描述電子發(fā)現(xiàn)的歷史過程時，設(shè)計了光譜管進行輝光放電的演示實驗，使學(xué)生對氣體放電現(xiàn)象有了直觀認識，但書中對其放電機理只字未提。有的大學(xué)也利用真空鍍膜機的轟擊裝置研究氣體放電電壓和氣壓的關(guān)系，進行較為精確的測量，但儀器較為昂貴，不便于推廣。大部分現(xiàn)有的實驗儀器可以探究的因素比較單一，多為探究氣體放電電壓與氣壓之間的關(guān)系，并沒有涉及極間距、電流、不同氣體等因素的探究和演示。此外，現(xiàn)有的實驗裝置幾乎不能將火花放電、輝光放電、電暈放電、弧光放電等不同放電現(xiàn)象完整展示，也不能在一個裝置中實現(xiàn)各種氣體放電的重復(fù)探究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種探究氣體放電現(xiàn)象的演示平臺，其能夠完整的展示火花放電、輝光放電、電暈放電、弧光放電等不同放電現(xiàn)象，并且能夠控制電壓、氣壓、電流、極間距、不同氣體等因素，來觀察影響氣體放電時各因素間的關(guān)系。

本發(fā)明所述探究氣體放電現(xiàn)象的演示平臺，包括操作臺、真空泵、真空計、真空鐘罩、數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、高壓電源和球形電極，在操作臺上設(shè)有操作面板，所述真空鐘罩為透明體，且與操作臺的上表面密封配合；所述真空泵和高壓電源安裝在操作臺內(nèi)；所述真空泵通過管道與真空鐘罩連接；所述真空計通過管道與真空鐘罩或與用于連接真空泵和真空鐘罩的管道連接；在真空罩內(nèi)設(shè)置有兩個球形電極，且分別與高壓電源的正負極連接，所述數(shù)字電流表串聯(lián)在球形電極與高壓電源之間，所述數(shù)字電壓表并聯(lián)在高壓電源的正負極之間。

進一步，在操作臺的上表面設(shè)置有通氣閥門，該通氣閥門通過導(dǎo)管與所述真空鐘罩連接。通過通氣閥門將不同氣體（例如氮氣、氦氣、汞蒸氣、氖氣、氫氣、氧氣等）充入真空鐘罩內(nèi)，實現(xiàn)了不同氣體的放電現(xiàn)象的探究。

進一步，在真空鐘罩內(nèi)設(shè)置有極間距調(diào)節(jié)機構(gòu)，包括主刻度尺、固定在主刻度尺零刻度線一端的固定塊、與主刻度尺滑動配合的游標尺，一球形電極通過銅棒與固定塊固定連接，該球形電極的球心位置與主刻度尺的零刻度線相對應(yīng)，另一球形電極通過銅棒與所述游標尺固定連接，該球形電極的球心位置與游標尺上的零刻度線相對應(yīng)，在游標尺上設(shè)置有旋緊螺釘。

進一步，在連接真空泵與真空鐘罩的管道之間設(shè)置有三通轉(zhuǎn)換閥，所述真空計通過橡膠管與三通轉(zhuǎn)換閥連接。

進一步，在操作臺的上表面還設(shè)置有加油孔，所述加油孔通過加油管道與真空泵連接，方便了將真空泵油加入真空泵中，對真空泵進行潤滑。

進一步，所述操作臺的后側(cè)沿縱向開設(shè)有插槽，該插槽中設(shè)置有背景板，該背景板與插槽間隙配合，通過增設(shè)有背景板，利于觀察實驗現(xiàn)象。

實驗前，將背景板從插槽中抽出，確保通氣閥門擰緊，防止漏氣，檢查高壓電源的電壓調(diào)節(jié)旋鈕，確保電壓為零；檢查真空泵油量，若不足則從加油孔加泵油。實驗時，接通電源，打開真空泵開關(guān)，真空泵開始工作，真空泵將真空鐘罩內(nèi)空氣抽出，使真空鐘罩中的氣壓降低，其內(nèi)部真空度將在真空計上顯示，當真空度達到一定值時將真空泵開關(guān)關(guān)閉，此時真空鐘罩內(nèi)部將成為密封系統(tǒng)，真空度保持不變。此時，打開開關(guān)使高壓電源開啟，通過電壓調(diào)節(jié)按鈕調(diào)節(jié)球形電極之間的電壓，瞬時電壓和電流示數(shù)通過數(shù)字電壓表和數(shù)字電流表讀出。在增大電壓或則改變氣壓的過程中，可觀察到火花放電、電暈放電、輝光放電、弧光放電，記錄擊穿電壓以及各種放電現(xiàn)象的電壓電流值，并結(jié)合現(xiàn)象分析數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。倘若需要探究極間距對氣體放電現(xiàn)象的影響，則可揭開真空鐘罩，通過極間距調(diào)節(jié)機構(gòu)來改變球形電極之間的極間距，再進行下一組實驗。倘若需要探究不同氣體的氣體放電現(xiàn)象時，可在真空泵將真空鐘罩內(nèi)的空氣抽到高真空度狀態(tài)時，將裝有其他氣體的容器口密閉連接通氣閥門，將通氣閥門慢慢旋開，將待探究的氣體充入真空鐘罩內(nèi)，即可進行實驗。

本發(fā)明所述探究氣體放電現(xiàn)象的演示平臺，由于具有上述結(jié)構(gòu)，其操作簡便，方便演示，完整的展示了火花放電、輝光放電、電暈放電、弧光放電等不同放電現(xiàn)象，并且能夠控制電壓、氣壓、電流、極間距、不同氣體等因素，來觀察影響氣體放電時各因素間的關(guān)系。本演示平臺有利于將氣體放電實驗在中學(xué)、大學(xué)實驗室中廣泛普及，也利于開發(fā)并在科普場所展示。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中操作臺上控制面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中操作臺的后視圖；