1、精選優質文檔-傾情為你奉上科學體驗館實驗報告實驗名稱：雅各布天梯（大氣中的電壓擊穿現象）觀察與思考：1、 當你按下控制按鈕后，看到了什么現象？答：當我按下控制按鈕后，我觀察到了兩個電極之間產生明亮的電弧，同時電弧從兩個電極的最底端快速向上爬，當電弧到達電極的頂端后消失，然后從電極底部又會產生新的電弧，形成周而復始的電弧爬梯現象。2、 正常情況下，大氣（干燥空氣）的電擊穿場強是106伏/米，當空氣被擊穿時，二電極之間將產生電弧，其發光的機理是什么？答：兩個電極通電，使得兩極之間的電壓升到5萬伏左右時，兩極之間的空氣被擊穿，空氣被電離，形成大量等離子體，被電離的空氣中的原子核外電子從激發態躍遷回基

2、態時，多余的能量以光和熱量的形式放出，從而電弧發光。3、 顯然，“天梯”的二電極棒之間有較高的電勢差，從你觀察到的現象估測，二電極間的電勢差有多大？答：由于在正常情況下，大氣（干燥空氣）的電擊穿場強是106伏/米，兩電極最底端之間的距離是5cm左右，最頂端兩電極之間的距離是20cm左右，所以兩電極之間的電勢差Umin=106V/m×0.05m=5×104V，Umax=106V/m×0.2m=2×105V，即兩電極之間的電勢差大約在5萬伏至20萬伏。4、 為什么放電電弧會沿“天梯”上爬？答：兩根電極之間的高電壓使極間最狹窄處的電場極度強。巨大的電場力使空氣

3、電離而形成氣體離子導電，電弧是等離子體，本質就是空氣，我們看到的電弧是空氣中的原子核外電子從激發態躍遷回基態時，多余的能量以光和熱量的形式放出。電弧所在區域內的密度其實就是空氣密度，所以會被熱空氣帶動上升。所以放電電弧會沿“天梯”向上爬。空氣對流使電弧向上升，隨著電弧被拉長，電弧通過的電阻加大，當電流送給電弧的能量小于由弧道向周圍空氣散出的熱量時，電弧就會自行熄滅。在高壓下，電極間距最小處的空氣還會再次被擊穿，發生第二次電弧放電，如此周而復始。5. 臘神話中有這樣一個故事：雅各布做夢沿著登天的梯子取得了“圣火”。后人便把這夢想中的梯子，稱之為"雅各布天梯"。“雅各布天梯”則

4、展示了電弧產生和消失的過程。二根呈羊角形的管狀電極，一極接高壓電，另一個接地。當電壓升高到5萬伏時，管狀電極底部產生電弧，電弧逐級激蕩而起，如一簇簇圣火似地向上爬升，猶如古希臘神話故事中的雅各布天梯。空氣被電離后電弧一旦形成，相對于通過未被電離的空氣形成新的電弧，電流就比較容易沿著已經形成的電弧流動。然而，已被電離的空氣由于熱和膨脹，密度比周圍的空氣要大，因此，會使電弧象從火中噴出的火焰一樣在空氣中上升。電弧上升并被拉長，隨著電弧被拉長，電弧通過的空氣的電阻加大，當電流送給電弧的能量小于由電弧向周圍空氣散出的熱量時，電弧就會自行熄滅。 雅各布天梯圣經中創世紀二八章11-19節中，雅各布做夢見到

5、從天堂來的天梯。后人便把這夢想中的梯子，稱之為雅各布天梯。雅各布天梯則展示了電弧產生和消失的過程。二根呈羊角形的管狀電極，一極接高壓電，另一個接地。當電壓升高到5萬伏時，管狀電極底部產生電弧，電弧逐級激蕩而起，如一簇簇圣火似地向上爬升，猶如古希臘神話故事中的雅各布天梯。在25萬伏高壓下，兩電極最近處的空氣首先被擊穿，形成大量的正負等離子體，即產生電弧放電。空氣對流加上電動力的驅使，使電弧向上升，隨著電弧被拉長，電弧通過的電阻加大，當電流送給電弧的能量小于由弧道向周圍空氣散出的熱量時，電弧就會自行熄滅。說明：在高壓下，電極間距最小處的空氣還會再次被擊穿，發生第二次電弧放電，如此周而復始。 確切的

6、說，電弧比羽毛還輕。羽毛是實體，有質量，密度比空氣大。而電弧是等離子體，本質就是空氣，我們看到的電弧是空氣中的原子核外電子從激發態躍遷回基態時，多余的能量以光子的形式放出。所以，電弧所在區域內的密度其實就是空氣密度，所以會被熱空氣帶動上升。雅各布 (James) 西庇太的兒子，使徒約翰之兄；當時被稱為大雅各布。在與主第一次相遇大約十七年后，這位緘默的使徒，成為教會的領袖。圣經記載：希律王下手苦害教會中幾個人，用刀殺了約翰的哥哥雅各布。(徒十二：1-2)雅各布就成了第一位殉道的使徒。相傳在他殉道之前，那些作假見證害他的人，見他喜樂盈溢，宛如英雄凱旋，毫無畏懼，乃深信真神基督必與他同在，竟感動了一

7、位審判官與他一同受死“太神奇了，太奇特了.”在博物館里，同學的感嘆聲讓我按耐不住好奇心，不由自主的走了過去。原來，是雅各布天梯，這種奇特的現象才是的同學們都驚嘆不已。在感嘆神奇的同時，我心中的疑問也一個個蹦了出來。什么是雅各布天梯？這是誰發明的？為什么要發明它？它的原理是什么？雅各布天梯的現象是怎樣產生的？通過我自己的研究與查資料，終于解除了心中的疑惑。什么是雅各布天梯？希臘神話中有一個故事，雅各布做了一個美好的夢，他夢見沿著天梯去得了圣火，后人便把這夢想中的梯子稱之為天梯，雅各布天梯有變壓器，羊角電極等部分組成。雅各布天梯是誰發明的？泰斯拉放電也稱高頻高壓放電，在屏蔽網的中央有一個頭頂時大圓

8、盤的圓柱形設備，成為高頻高壓發生器，它的發明人是美國著名發明家泰斯拉，因此這個設備成為泰斯拉變壓器。它的頻率較高，約100KHZ.在同等電壓和放電間隙情況下，放電電流非常大，電弧非常明亮，這里表演的泰斯拉放電，電壓就有100萬伏，能夠持續放電，他的放電現象猶如雷電放電雅各布天體的現象一簇簇火花在兩個鐵絲組成的梯形上爬升，爬到頂端就自行熄滅。這成為雅各布現象。這種現象的形成是，由于兩電極構成一個梯形，下段間距小，其段空氣最先被擊穿，電弧加熱，空氣對流，驅使電弧向上升，隨著電弧被拉長，電弧通過的電阻增大，當電流送給電弧的能量小于滬導向周圍空氣散出的熱量時，電弧就自行熄滅，其實在高壓，極間距最小處的空氣還會再次被擊穿，發生第二次電弧放電，如此周而復始。確切的說，電弧比羽毛還輕，羽毛是實體，有質量，密度比空氣還大。而電弧是等離子體，本質就是空氣，我們看到的點忽視空氣中的原子核外電子從激發態躍遷回基態時，多余的能量以光子的形式放出，所以，電弧所在區域內的密度其實就是空氣密度，會被熱空氣帶動上升雅各布天梯真的是很奇特，通過我的搜查與研究，