用短氖管做正负电荷检验器_教学参考-查字典物理网

用短氖管做正负电荷检验器

查字典物理网 2012-12-29

在静电实验中，常常要检验带电体上电荷的电性。用验电笔中的短氖管做成一个正负电荷检验器，使用起来十分方便。

其实短氖管本身就可作为带电体电性检验器。当氖管一端接触带电体，另一端接地，若氖管的辉光发生在接地端的电极，则表明带电体带正电荷；反之，若氖管的辉光发生在靠近带电体一端的电极，则表明带电体带负电。这样，通过观察辉光在氖管中出现的位置，就能准确地检验带电体上电荷的电性。

为了使用时简便、安全，可把短氖管固定在长约40厘米的胶水棒上，并在短氖管的另一端焊接一段长2～3厘米的硬导线作为尖端，如图3－4所示。使用时，用手握棒，使其尖端接触带电体，根据氖管发光的位置就可判断带电体的电性。

为什么由氖管中辉光的位置就能确定带电体上电荷的正负呢？这是由氖管的辉光放电特性决定的。

长氖管在标准发光时，从阴极到阳极空间依次是：1．阿斯顿暗区、2．阴极光层、3．阴极暗区、4．负辉区、5．法拉第暗区、6．正柱区、7．阳极暗区、8．阳极光层。如图3－5所示。由气体辉光放电原理可知，在外加电压不变的情况下，当长氖管的两极逐渐靠近时，阳极光层先消失，接着是正柱区缩短以致消失，然后法拉第暗区也缩短、消失，最后负辉区的长度也随着缩短，但靠阴极一端的负辉区的明显界线位置不变。当阳极与这个清楚的界线非常接近时，一般情况下，辉光放电就停止了。但是，如果外加电压很高，辉光放电仍可进行，这时就只能观察到阴极的橙色光层，这就是所谓的阻滞放电。在静电实验中电压较高，短氖管两极又靠得很近，氖管中的辉光放电就是阻滞放电情况，看到的电辉就是阴极光层，它在阴极表面，即氖管电势较低的一端。因此用短氖管检验带电体时，若辉光出现在靠近带电体一端的电极，说明带电体的电势低于地电位，带电体带负电；反之，说明带电体带正电。这样，通过观察短氖管中辉光出现的位置，就能很快地确定出带电体上电荷的正负。

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