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神奇的科学小实验(15):“电风”吹火焰

(2011-09-16 21:24:20)
标签:

电风”吹火焰

科学小实验

睿智科学

育儿

分类: 科学实验

    我们常见的蜡烛火焰都是上尖下圆成流线型的。在本实验中,你将看到呈倒三角形的蜡烛火焰。

    将两块固定在绝缘架上的锌板或铝板平行放置,并使两板间的距离为 6厘米左右。点燃一支长约8厘米的蜡烛,并放在两块金属板中间,如图所示。

    用两只焊有导线的鳄鱼夹分别夹在两块金属板上,导线的另一端分别接到感应起电机的两个电极上。摇动起电机,你会惊奇地看到蜡烛火焰的尘顶分裂成两个,并分别指向两块金属板。继续摇动起电机,你将清楚地看到蜡烛火焰呈倒三角形的形状。

    原来,蜡烛火焰中外焰的温度很高,在高温作用下,空气分子会激烈地相互碰憧,产生带负电的电子和带正电的离子(一种极小的带正电的微粒)。

    由于两块金属板之间的电压高达 2万伏左右,使得电子奔向与起电机正极相连的金属板,而正离子则加速向与起电机负极相连的金属板运动。正是这两种带电微粒的运动,使得一个火焰尖顶分裂成了两个,并持续指向两个相反的方向,形成了倒三角形的火焰。其实,与平时蜡烛火焰在微风吹拂下顺风歪向一边相比较,这里只是有两股相反方向的风同时吹着同一火焰而已。这种由带电微粒的运动而形成的风叫“电风”。

    我们还可做一个电风吹蜡烛的实验。

    把感应起电机上一端带有金属球的金属杆换成一根有尖端的金属棒,并使该金属棒的尖端沿水平方向伸到起电机圆盘的外面。在离尖端约2厘米处放一支点燃的蜡烛,调整蜡烛位置的高低,使金属棒的尖端直指蜡烛火焰的中心。

    摇动起电机,你将看到火焰好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏斜。

    这是因为和起电机正极相连的尖端电压极高,使得在它附近的空气中的电子发生激烈运动。在运动过程中它们又和空气分子猛烈碰撞,产生更多的电子和正离子。其中电子受到吸引而奔向金属棒尖端,并与尖端上的正电荷中和。

    而正离子则受到排斥飞向远方。蜡烛火焰的偏斜就是受到由正离子运动而形成的“电风”吹动的结果。不断地摇动起电机,使“电风”得以持续。如果电风足够强,它也能吹灭火焰。

    如果在暗室中做这个实验就更精彩了。在摇动起电机时,你还可看到尖端周围明显地笼罩着一层光晕,就像夜间在高压电线附近常看到的一样。

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