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高压放电
High-Voltage Discharge

"高压放电"位于一楼基础科学展区电与磁展厅,分为观赏区和互动区。为保证安全,观赏区的设备安装在一个巨大的圆形屏蔽笼内,项目包括:泰斯拉放电、沿面放电、雅各布天梯放电、手指尖端放电、旋转放电,互动区的项目包括怒发冲冠、法拉第笼等。

  高压放电演示时间:节假日 10:15    14:15

  • 特斯拉放电
    其原理是使用变压器使普通电压升压,然后经由两极线圈,从放电终端放电的设备.特斯拉线圈由两个回路通过线圈耦合.首先电源对电容C1充电,当电容的电压高到一定程度超过了打火间隙的阈值,打火间隙击穿空气打火,变压器初级线圈的通路形成,能量在电容C1和初级线圈L1之间振荡,并通过耦合传递到次级线圈.次级线圈也是一个电感,放顶罩C2和大地之间可以等效为一个电容,因此也会发生LC 振荡.当两级振荡频率一样发生谐振的时候,初级回路的能量会涌到次级,放电端的电压峰值会不断增加,直到放电
  • 沿面放电
    沿面放电发展成电极间贯穿性的击穿称为闪络。绝缘子的放电是最常见的一种气体中的沿面放电现象。实用中的电力设备,由于介质交界面上的电压分布不均匀,沿面闪络电压比介质单独存在时的击穿电压低。闪络电压还受介质种类、绝缘结构的电场分布和表面状态(如污秽、潮湿)等因素的影响。因此,高压电力设备制造、安装时,需采取措施(改变电极形状、增大电极曲率半径,改善电极间电容分布等)改进绝缘中的电场分布,以降低设备绝缘结构中部分区域过高的电场强度,并须注意防止污闪(见污秽表面放电)。
  • 雅各布天梯

          雅各布天梯放电展示了电弧产生和消失的过程。二根呈羊角形的管状电极,一极接高压电,另一个接地。当电压升高到5万伏时,管状电极底部产生电弧,电弧逐级激荡而起,象一簇簇圣火似地向上爬升,犹如圣经里天使上下天堂的天梯,闪闪发光。

    这种放电现象是怎么形成的呢?原来,当电压升高到5万伏左右时,在两电极距离最近的底部空气被击穿发生电离,同时空气被加热,温度急剧上升产生电弧。热空气迅速向上移动,于是电弧也随着向上运动,随着电极间距离的增大,电弧也随之拉长,当电弧爬升到顶部时,由于电极距离过大,电压不足以击穿空气,电弧自动熄灭。只要保持两电极间的电压,这种放电过程就会周而复始地进行,形成弧光放电。

    放电电极之间的放电电弧一旦形成,加在两只放电电极间的电压在限流电阻、反馈控制电路、线路内阻(包括变压器线圈)、电抗器等一个或联合作用下,其数值会下降并稳定在某一范围内。该电压应能足以维持两只放电电极间的放电电弧的稳定且不足以在两只放电电极形成新的放电通道。

    利用弧光放电原理,人们制作了各种气体放电光源,比如探照灯、"人造小太阳"氙灯等。


  • 旋转放电

       将泰斯拉放电发生装置上通过导线与旋转放电网相连,然后启动泰斯拉放电发生器,随着电压的升高,旋转放电的网部尖端会向空气中放电,当高压电火花与外面的屏蔽笼相遇的时候,电流会加大,电火花的亮度也会增加,伴随着放电网的旋转,产生非常壮观的放电现象。


  • 手指放电

    当人体穿上一套电气屏蔽服装之后,根据法拉第笼原理,当这层电气屏蔽服装有向大地泄放电能的途径,人体就会安然无恙,该表演通过模特模拟人体身穿屏蔽服装,并站立在一个绝缘强度高的台面上,用手握住高压导线,并伸向同大地连接的金属网,这时我们会看到高压电是向金属网放电的,而人体是毫发无损的。


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