基础物理实验——大型法拉第笼大型法拉第笼
【实验目的】了解接地金属壳静电感应是的电荷分布及电位特点;认识经典屏蔽的原理【操作方法】
1、参与实验者进入法拉第笼,关好笼门;
2、打开高压电源,将高压探棒靠近法拉第笼;
3、调节电位器,逐渐调高电压到探棒与笼身发生放电,打出电弧,观察此时的电压;
4、实验者在笼内将手放在打出电弧的位置,不会有触电的感觉;
5、调低电压后关闭电源,用探棒对法拉第笼充分放电;
6、打开笼门,实验者走出法拉第笼。
【注意事项】
1、实验进行期间,实验者不可打开笼门,观众不可擅自靠近法拉第笼和高压探棒...
大型法拉第笼
【实验目的】了解接地金属壳静电感应是的电荷分布及电位特点;认识经典屏蔽的原理【操作方法】
1、参与实验者进入法拉第笼,关好笼门;
2、打开高压电源,将高压探棒靠近法拉第笼;
3、调节电位器,逐渐调高电压到探棒与笼身发生放电,打出电弧,观察此时的电压;
4、实验者在笼内将手放在打出电弧的位置,不会有触电的感觉;
5、调低电压后关闭电源,用探棒对法拉第笼充分放电;
6、打开笼门,实验者走出法拉第笼。
【注意事项】
1、实验进行期间,实验者不可打开笼门,观众不可擅自靠近法拉第笼和高压探棒;
2、务必在关闭电源后,用探棒对法拉第笼充分放电,实验者方可打开法拉第笼门。
【实验原理】
笼体与大地相连,高压电源通过限流电阻将上万伏直流电压输送给探棒,当高压棒尖端靠近笼体时,法拉第笼发生静电感应。根据导体静电平衡条件,感应电荷分布在笼的外表面,靠近电压棒处电荷密度大,周围电场强,笼的外表面与高压棒之间放电。根据接地导体静电平衡的条件,笼体是一个等位体,内部电位为零,电场为零,电荷分布在接近放电杆的外表面上。法拉第笼无论被加上多高的电压内部也不存在电场。而且由于金属的导电性,即使笼子通过很大的电流,内部的物体通过的电流也微乎其微。在面对电磁波时,可以有效的阻止电磁波的进入。
法拉第笼是一个理想环境,是建立在空间的一个大屏蔽网络。将其接地后,第一,它可以屏蔽雷电产生的电磁脉冲,防止里面的弱电设备和人员遭受损伤;第二,它可以把强大的感应电荷泄入大地。
【原理应用】
1、高压作业人员带电工作时,可通过穿着用金属丝制成的防护服。当接触高压线时,形成
了等电位,使得作业人员的身体没有电流通过,起到了很好的保护作用。
2、汽车就是一个法拉第笼,由于汽车外壳是个大金属壳,形成了一个等位体,当驾驶员在
雷雨天行驶时,车里的人不用担心遭到雷击。
3、将精密仪器设备的金属外壳接地,有效地避免了不必要的电磁干扰以及雷电袭击。【实验思考】
1、法拉第笼的演示还说明了外壳接地的法拉第笼可有效地隔绝笼体内外电磁波干扰从而
起到静电屏蔽作用。
2、即使住在法拉第笼子里,也不能完全避免电磁辐射。法拉第笼不能屏蔽静电和低速变化
的磁场,比如地磁,在法拉第笼里,指南针照样能工作。因而不可能完全避免电磁辐射。
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