[发明专利]探究气体放电现象及气压对液体沸点影响的综合演示仪

说明书

技术领域

    本发明属于物理教学实验设备，具体涉及一种探究气体放电现象及气压对液体沸点影响的综合演示仪。

背景技术

    气体中的原子（或分子）在强电场（或磁场）作用下相互碰撞，使得束缚电子脱离气体原子而成为自由电子，这时有电流通过气体而发生放电现象。对中学物理而言，高中课本中设计有利用气体放电管进行稀薄气体放电的演示实验，并且在洛伦兹力的介绍中提到了带电粒子在磁场中的运动。气体放电在中学和大学物理实验教学中有着举足轻重的作用，需要能够完整的展示火花放电、辉光放电、电晕放电、弧光放电等不同放电现象的仪器，通过控制电压、气压、电流、极间距、不同气体等因素，来探究各因素对气体放电的影响。如CN103247204A公开的一种探究气体放电现象的演示平台，包括操作台、真空泵、真空计、真空钟罩、数字电流表、数字电压表、高压电源和球形电极，真空钟罩密封在操作台的上，真空泵通过管道与真空钟罩内连接；真空计通过管道与真空钟罩连接；在真空罩内设置有两个球形电极，分别与高压电源的正负极连接，数字电流表串联在球形电极与高压电源之间，数字电压表并联在高压电源两极之间。该演示平台能够完整的展示火花放电、辉光放电、电晕放电、弧光放电等不同放电现象，并且能够通过控制电压、气压、电流、极间距、不同气体等因素，来探究各因素对气体放电的影响。但探究内容较为单一，没有涉及极间距、电流、不同气体等因素的探究和演示。在演示不同场强或磁场下的气体放电现象时，也缺乏变量探究。 

    对气压影响沸点而言，中学阶段提及到了气压对水沸点的定性影响。为了便于在课堂进液体沸点与压强的关系的演示，有关人员设计了演示装置，使学生能够直观地气压对液体沸点的影响。如CN201955970U公开的“一种液体沸点与压强关系演示装置”，包括铁架台、加热器、玻璃烧瓶、橡胶塞、温度计与通气管；玻璃烧瓶盛放液体并置于铁架台上，加热器位于玻璃烧瓶下方对玻璃烧瓶加热，橡胶塞密封于玻璃烧瓶口，温度计穿过橡胶塞伸入玻璃烧瓶中的液体中；通气管穿过橡胶塞伸入玻璃烧瓶中的液面上。但探究内容较为单一，不能对不同液体沸点与其表面气压进行定量的研究，致使学生难以理解其深层次的原理。

发明内容

    本发明的目的是提供一种探究气体放电现象及气压对液体沸点影响的综合演示仪，其能够完整的展示火花放电、辉光放电、电晕放电、弧光放电等不同放电现象，并且能够控制电压、气压、电流、极间距、不同气体等因素，来观察影响气体放电时各因素间的关系；通过外加电场和磁场，演示带电粒子的偏转现象；还能有效观察、定量研究气压与不同液体沸点间的关系。

    所述的探究气体放电现象及气压对液体沸点影响的综合演示仪，包括操作台，设在操作台内的真空泵、真空气压计、直流高压电源、平行板电源、螺线管电源和电热丝电源，设在操作台上面的两个真空容器，其特征是：在所述的一个真空容器内设有探究气压与沸点关系真空系统，在所述的另一个真空容器内设有气体放电真空系统；所述直流高压电源设在操作台内的直流高压电源区中。

    所述探究气压与沸点关系真空系统包括加热容器、设在加热容器底部的电热丝、设在加热容器内壁上的热敏传感器、倒扣在加热容器外面的冷凝器，在冷凝器的下部设有排水口，在冷凝器的上部设有注水口和通气孔，所述通气孔穿过冷凝器内壁和冷凝器外壁，使冷凝器的内部与外部相通，从而使加热容器内部液体上方气压等于探究气压与沸点关系真空系统中的气压；所述电热丝与设在操作台内的电热丝电源连接；

所述气体放电真空系统包括两个水平设置的球形电极，一个球形电极通过铜棒固定在操作台的上面，另一个球形电极通过铜棒固定在一滑块上，该滑块与设在操作台上面的滑槽配合，该滑块能够在滑槽内滑动改变极间距；两个球形电极分别与设在操作台内的直流高压电源的正负极连接；还包括两块分别设在两个球形电极上下两侧的平行电极板，下面的一块平行电极板通过连接在操作台上的金属支架支撑，上面的一块平行电极板通过连接在操作台上的绝缘支架支撑，在上面的一块平行电极板的下面和下面的一块平行电极板的上面分别设有一结构相同的螺线管，两个螺线管的管口相对并保存一定距离；两块平行电极板分别与设在操作台内的平行板电源的正负极连接，两个螺线管分别与设在操作台内的螺线管电源的正负极连接。