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閃電球

大家都見過閃電。我們可以利用范氏起電機在教室內做閃電球實驗,製造人工閃電。起電機底部有一金屬刷,金屬刷接高壓電便會放電。起電機內有一圈高速運轉的皮帶,皮帶會將電荷輸送到起電機頂部的金屬圓球使圓球帶電。將另外一個接地金屬球靠近起電機的金屬球,兩個金屬球之間會產生強烈閃電。   同學一定很好奇,這是為什麼?這是因為范氏起電機頂端的金屬球累積大量靜電,而接地金屬球不帶電,所以兩球之間產生很大的電位差及很強的電場。電場加速空氣中的帶電粒子,使其撞擊空氣分子。空氣分子有許多不同能階,大部份空氣分子處於最低的能階(稱為基態)。空氣分子被高速帶電粒子撞擊後從基態躍遷至高能階(稱為激發態)。空氣分子不會一直停留在激發態,當空氣分子從激發態回到基態時,會將多出的能量以光的形式釋放出來,這就是我們所看到的閃電。這是一種氣體放電現象,與日光燈的原理相同。
 
 
大家都見過閃電。我們可以利用范氏起電機在教室內製造人工閃電。

我們可利用范氏起電機做閃電球實驗。起電機底部有一金屬刷,金屬刷接高壓電便會放電。起電機內有一圈高速運轉的皮帶,皮帶會將電荷輸送到起電機頂部的金屬圓球使圓球帶電。將另外一個接地金屬球靠近起電機的金屬球,兩個金屬球之間會產生強烈閃電。

同學一定很好奇,這是為什麼?這是因為范氏起電機頂端的金屬球累積大量靜電,而接地金屬球不帶電,所以兩球之間產生很大的電位差及很強的電場。電場加速空氣中的帶電粒子,使其撞擊空氣分子。空氣分子有許多不同能階,大部份空氣分子處於最低的能階(稱為基態)。空氣分子被高速帶電粒子撞擊後從基態躍遷至高能階(稱為激發態)。空氣分子不會一直停留在激發態,當空氣分子從激發態回到基態時,會將多出的能量以光的形式釋放出來,這就是我們所看到的閃電。這是一種氣體放電現象,與日光燈的原理相同。

資料提供

海洋大學光電科學研究所 周祥順 教授
E-mail:hschou@mail.ntou.edu.tw
 
標籤:閃電(7)
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