[发明专利]一种气体放电实验装置及实验操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及放电装置领域，特别是涉及一种气体放电实验装置及实验操作方法。

背景技术

电流通过气体时，电离的气体产生各种放电现象，例如自然界的闪电、人造气体放电光源(日光灯、高压钠灯、高压汞灯、激光器)。气体放电的形式多样，包括辉光放电、弧光放电、火花放电、电晕放电、高频微波放电。

实验室常见的气体放电装置主要使用升压变压器产生高压，激发放电玻璃管内的气体发光，例如使用感应圈、高压直流电源、火花发生器等。这些实验装置存在高压触电风险，操作时需要保证接地良好，只能够单纯演示气体放电，无法改变操作条件而获得不同的实验结果。

发明内容

本发明提供一种气体放电实验装置及实验操作方法，具有操作安全，能够进行改变参数实验的高校实验教学装置和操作方法，解决现有放电装置高风险和无法改变操作条件而获得不同的实验结果的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种气体放电实验装置，包括静电高压发生器、空气电荷收集器和实验装置，实验装置设置在静电高压发生器的上方，空气电荷收集器设置在静电高压发生器的周边，其特征在于，所述静电高压发生器包括玻璃球壳体、电源、高压电路板、金属电极、真空泵、抽气阀、真空表、真空管和绝缘外罩；

所述高压电路板设置在玻璃球壳体内，所述金属电极设置在高压电路板上，所述高压电路板通过导线与玻璃球壳体外的电源连接，所述真空泵通过真空管与玻璃球壳体连通，所述真空管上设置有抽气阀，所述真空表设置在真空管上，所述绝缘外罩设置在玻璃球壳体的外部；空气电荷收集器包括支撑架、金属球壳、金属管、导线、氖管、电容器和火花放电器；所述金属管横向设置在支撑架顶部，所述金属管两端均设置有金属球壳，所述导线的一端与金属探头连接设置在金属管内部，另一端分别与电容器和火花放电器的一端连接，所述电容器和火花放电器的另一端均接地。

本发明进一步限定，实验装置包括灯管、金属支架、上下滑动金属夹子、左右滑动金属夹子和导线，所述灯管通过上下滑动金属夹子横向设置在金属支架上，左右滑动金属夹子设置在灯管上，通过导线与金属支架连接。

本发明进一步限定，高压电路板为正离子发射电路板或负离子发射板。

本发明进一步限定，正离子发射电路板包括电阻R1、R2、R3，若干个电容和若干个二极管，电容相互串联连接形成电容回路，电源一端经电阻R1与电容回路一端连接，电源另一端与电容回路另一端连接，电容回路折中位置断开接入一个二极管，金属电极的输入端经电阻R3和电阻R2与电容回路的折中位置的一个二极管一端连接，二极管相互串联连接形成串联二极管折链，串联二极管折链输入端与电容回路折中位置的二极管输出端连接，串联二极管折链的输出端与电阻R1的与电容连接端连接，串联二极管折链相邻两个二极管的输入端与输出端间与电容回路中的两个电容连接处连接。

本发明进一步限定，高压电路板使用绝缘塑料盒封装起来，金属电极直竖塑料盒上端。

本发明进一步限定，金属电极的长度为8厘米-12厘米，玻璃球壳体顶端与绝缘外罩顶端的距离为5厘米-10厘米。

一种气体放电实验装置的实验操作方法，首先关闭真空泵，使玻璃球壳内的气体处于常压(1个标准大气压)，启动高压电路板，观察并记录金属电极发生火花放电情况；打开真空泵，对密闭的玻璃球壳体内抽取真空，观察并记录真空表的数据和对应金属电极发生火花放电情况。

本发明对实验操作方法进一步限定，首先静电高压发生器处于工作状态，用上下滑动金属夹子固定日光灯管，沿着金属支架在A端、B端之间上下移动，日光灯管通过上下滑动金属夹子经金属支架接地，把日光灯管的D端接触静电高压发生器的绝缘外罩，记录日光灯管的发光情况；把日光灯管慢慢远离静电高压发生器的绝缘外罩，记录日光灯管的发光情况和日光灯管与静电高压发生器的绝缘外罩的距离；把固定上下滑动金属夹子和日光灯管，靠近静电高压发生器的绝缘外罩5厘米处，记录灯管放光情况，把左右滑动金属夹子套在日光灯管的一端位置，通过导线连接金属支架接地，记录日光灯管的D端和C端间的发光情况和日光灯管C端后边的发光情况。

本发明的优点与效果是：

本发明静电高压发生器具有很好的绝缘安全保障，防止高压触电风险，在进行实验演示的过程中能够根据实验需要来调整实验的条件，根据实验的条件的改变来获取不同的实验结果，非常合适高校学生实验。

附图说明

图1是本发明放电装置的结构示意图；

图2是本发明高压电路板原理图。