等离子体系列实验 演讲者:肖文瀚 谈辰宇 近代物理实验口头报告
目录 1 、等离子体简介 2 、实验目的 3 、实验装置 4 、测量等离子体 I-V 特性 5 、验证帕邢定律 6 、等离子体稳定条件研究
等离子体是如何产生的? 温度继续升高到 10K 4 甚至更高,就有越来越 多的物质分子 / 原子被电离 物质就变成了一团由电子、离子和中性粒 子组成的混合物,统称为等离子体 地球上,人们最早见到的等离子体是火焰、 闪电和极光。
选择等离子体系列实验的原因 宇宙中 99% 以上的可见 物质都处于 等离子态 各类人造等 离子体在生 活、生产和 研究中的应 用越来越广 泛
实验目的 直流辉光等离子体 了解等离子体物理的基本知识和一些重要 的应用领域 等离子体检测的常用方法
实验原理图
实验装置面板
等离子体的辉光放电现象
等离子辉光放电时的I-V特性 使用控制变量法 在放电管极板间距一定的情况下 控制气压不变,电流随电压的升高的增大, 且斜率会不断变大 一定电压下,气压越高时,电流越大,电 流增大的速率变快。
辉光放电属于 低气压放电 利用电子将中 性原子和分子 激发 当粒子由激发 态降回至基态 时会以光的形 式释放出能量。 阿斯顿暗区 阴极辉光区 阴极暗区 负极辉光区 法拉第暗区 正柱区 阳极辉光区 阳极暗区
对I-V特性曲线的分析 与电学元件联系, 其特性类比二极管伏安特 性 图中可看出气压增大, dI/dU 也增大,即等 离子体电导增大,导电性增强。
实验二 气体击穿电压的测定及帕邢 定律验证实验 汤森第一电离系数 汤森第一电离系数 α 定义为一个电子沿电场 走过一米时平均电离碰撞的次数,以每米 离子电子对数作单位 汤森判据 在两平板电极之间的气体发生电气击穿时, 两平板之间的电流应无限增长
帕邢定律
帕邢定律对 pd 进行微分并使微商等 于零 pd 值,
实验结果展示 保持 pd 乘积不变,取不同的 p 、 d 值,测量 对应的气体击穿电压
改变 pd 的值,让其单调变化
网站上的样图
得出的实验结论 1. 误差范围内, pd 乘积一定时,击穿电压也 一定 2. 单调改变时,击穿电压发生较明显变化, 但由于实验时遗漏,并未测得最小击穿电 压值
实验三 等离子体稳定条件研究 等离子体被击穿后,降低电压,等离子体 光开始变暗,依然稳定。 如果升高电压,达到一定值,则等离子体 光开始闪烁不定,并伴有咝咝声。
实验结论 等离子体的稳定范围在维持击穿电压与某高 压之间。
汤森放电 — 气体的击穿 实验现象解释
实验中遇到的问题 抽气、进气的平衡很难控制,导致测量的 放电电流常处于变化中,经常是边测量边 调节气压平衡,浪费大量的时间,也造成 测量数据误差。 电压达到一定值时,电流会逐渐减小,非 常不稳定,对实验采集数据造成较大的偏 差
参考文献 [1] 林立中 直流辉光放电正柱区等离子体轴 向不均匀性及不稳定性的实验研究 [2] guangdashen 辉光放电guangdashen [3] 等离子体的应用 DH2005 型直流辉光等离 子体实验装置
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