成大物理學系

儀器說明

尖端放電：電漿球基座、針筒、釘子

展演流程

-實驗演示影片照片

(1) 準備一個針筒，將針頭拔出。

(2) 取一個釘子，將釘子從針筒前方釘入，並用膠把空隙堵住，使得針筒內為封閉空間。

(3) 打開電漿球。

(4) 將針筒尖端朝向電漿球

(5) 拉動針筒拉桿使筒內空氣壓力變小。

(6) 觀察筒內產生了氣體游離光(如下圖)

原理說明

電漿球產生了高電壓，當針筒靠近高壓電時，金屬釘子內的電荷收到電壓影響而移動，在尖端曲率半徑小的地方，電荷密度較大，電場較強，此時所產生的電場強度未高於空氣的電介質強度，當我們將針筒拉起，針筒內為封閉空間，拉動針筒時，針筒內的空氣變得稀薄，氣體平均距離加大，因此氣體平均碰撞次數就會減少，將電壓乘以電子數量除以平均碰撞次數即是所獲得平均能量，只要這個能量達到可游離氣體激發可見光的強度，我們就可在針筒內看見光。

生活應用

霓虹燈即是由真空管內含少量單一惰性氣體，通電後可游離氣體發出色光。臭氧產生器則是將氧氣游離後始三個氧原子結合而成。

參考資料

https://www.youtube.com/watch?v=WM25pUsrODk&t=2s

http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=15028

https://scitechvista.nat.gov.tw/context/file/pdf/82bd18a4c10e0fcc0c4cebbb79953d8a4eef640e2f43971e68f07de302dfc440.htm

儀器說明

簡易磁列車 ：線圈一組、強力磁鐵、電池

展演流程

-實驗演示影片照片

(1) 判斷強力磁鐵N、S極

(2) 電池兩頭接上磁鐵同一磁極

(3) 將接好磁鐵的電池放入大小適當的線圈中

(4) 觀察電池在線圈中如何移動

(5) 附圖解說實驗原理

(6) 改變實驗條件探討問題

(7) 問答時間

原理說明

電池兩頭需接上同一磁極(如右圖，電池兩頭接N極)，當電池放入線圈時，磁鐵接觸線圈形成通路。由於電流磁效應，通過電流的線圈會產生磁場，依據安培右手定則判斷出感應磁場方向，右圖所示，磁場與左邊磁鐵的N相斥、與右邊磁鐵的N相吸，無論是左邊的斥力或是右邊的吸力，線圈給予磁鐵的力皆為向左，因此磁鐵帶動電池，向前推進。

依上述原理可知，決定列車放入線圈前進或是後退的因素有:

(1) 線圈纏繞方向

(2) 電池正負極的位置

(3) 電池附著的磁極

生活應用

磁浮列車的前進，雖然本實驗所呈現的並不會如磁浮列車一樣浮起來，但磁浮列車就是利用電磁鐵的吸力與斥力相互作用前進的。

參考資料

http://mafija.fmf.uni-lj.si/seminar/files/2014_2015/Acoustic_levitation.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=XpNbyfxxkWE