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1、2023 年法拉第笼试验报告2023 年法拉第笼试验报告 1“鸟笼”演示静电屏蔽试验报告试验背景：法拉第曾经冒着被电击的危急，做了一个著名于世的试验法拉第笼试验。法拉第把自己关在金属笼内，当笼外发生强大的静电放电时，他并未受到任何影响。在使用大的法拉第笼时，金属笼上接高压电，外部接地导体接触笼壁时可以观看到电火花，而笼内的人没有感觉；用小型法拉第笼鸟笼试验时，可以观看到通电鸟笼外部的纸条飘起，而内部的纸条并没有明显变化。试验原理：本试验运用了静电屏蔽原理：导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响。由于在电场中，电子会因电场力而运动。而在静电平衡状态中的导体内部电场处处
2、为 0。由此可知处于静电平衡的导体，其净电荷只能分布在导体外外表。这样，导体外外表对其内部起到保护作用，使其不受电场影响。因此，在大型法拉第笼通电时，电荷分布在笼子的外外表，用接地导体触碰时可以看到电火花，而内部的人没有感到电流存在；小笼的外部布满电荷，纸条因带电而飘起，内部的纸条却没有此现象。试验应用1、电工穿的均压服，就是在衣服中编织入金属丝，将人和衣服看成同一物体，则金属丝就相当于导体的外壳，在工人进展高压带电作业时，对人体起到保护作用。2、有些电子仪器的工作条件要求格外高，要杜绝外部电场影响，就可以将其放入法拉第笼中对其进展电场屏蔽，消退外部电场对其影响。3、在一些高磁场、高电场环境中
3、工作的人，为了保证身体安康，可以穿编入金属丝的衣服，以减轻环境中的电磁场对身体影响。2023 年法拉第笼试验报告 2大型法拉第笼【试验目的】了解接地金属壳静电感应是的电荷分布及电位特点；生疏经典屏蔽的原理【操作方法】参与试验者进入法拉第笼，关好笼门；翻开高压电源，将高压探棒靠近法拉第笼；调整电位器，渐渐调高电压到探棒与笼身发生放电，打出电弧，观看此时的电压；试验者在笼内将手放在打出电弧的位置，不会有触电的感觉；调低电压后关闭电源，用探棒对法拉第笼充分放电；翻开笼门，试验者走出法拉第笼。【留意事项】试验进展期间，试验者不行翻开笼门，观众不行擅自靠近法拉第笼和高压探棒；务必在关闭电源后，用探棒对法
4、拉第笼充分放电，试验者方可翻开法拉第笼门。【试验原理】笼体与大地相连，高压电源通过限流电阻将上万伏直流电压输送给探棒，当高压棒尖端靠近笼体时，法拉第笼发生静电感应。依据导体静电平衡条件，感应电荷分布在笼的外外表，靠近电压棒处电荷密度大，四周电场强，笼的外外表与高压棒之间放电。依据接地导体静电平衡的条件，笼体是一个等位体，内部电位为零，电场为零，电荷分布在接近放电杆的外外表上。法拉第笼无论被加上多高的电压内部也不存在电场。而且由于金属的导电性，即使笼子通过很大的电流，内部的物体通过的电流也微乎其微。在面对电磁波时，可以有效的阻挡电磁波的进入。法拉第笼是一个抱负环境，是建立在空间的一个大屏蔽络。将
5、其接地后，第一，它可以屏蔽雷电产生的电磁脉冲，防止里面的弱电设备和人员患病损伤；其次，它可以把强大的感应电荷泄入大地。【原理应用】高压作业人员带电工作时，可通过穿着用金属丝制成的防护服。当接触高压线时，形成了等电位，使得作业人员的身体没有电流通过，起到了很好的保护作用。汽车就是一个法拉第笼，由于汽车外壳是个大金属壳，形成了一个等位体，当驾驶员在雷雨天行驶时，车里的人不用担忧遭到雷击。将周密仪器设备的金属外壳接地，有效地避开了不必要的电磁干扰以及雷电攻击。【试验思考】法拉第笼的演示还说明白外壳接地的法拉第笼可有效地隔绝笼体内外电磁波干扰从而起到静电屏蔽作用。即使住在法拉第笼子里，也不能完全避开电
6、磁辐射。法拉第笼不能屏蔽静电和低速变化的磁场，比方地磁，在法拉第笼里，指南针照样能工作。因而不行能完全避开电磁辐射。2023 年法拉第笼试验报告 3【试验目的】了解接地金属壳静电感应是的电荷分布及电位特点；生疏经典屏蔽的原理【操作方法】1、参与试验者进入法拉第笼，关好笼门；2、翻开高压电源，将高压探棒靠近法拉第笼；3、调整电位器，渐渐调高电压到探棒与笼身发生放电，打出电弧，观看此时的电压；4、试验者在笼内将手放在打出电弧的位置，不会有触电的感觉；5、调低电压后关闭电源，用探棒对法拉第笼充分放电；6、翻开笼门，试验者走出法拉第笼。【留意事项】1、试验进展期间，试验者不行翻开笼门，观众不行擅自靠近
7、法拉第笼和高压探棒；2、务必在关闭电源后，用探棒对法拉第笼充分放电，试验者方可翻开法拉第笼门。【试验原理】笼体与大地相连，高压电源通过限流电阻将上万伏直流电压输送给探棒，当高压棒尖端靠近笼体时，法拉第笼发生静电感应。依据导体静电平衡条件，感应电荷分布在笼的外外表，靠近电压棒处电荷密度大，四周电场强，笼的外外表与高压棒之间放电。依据接地导体静电平衡的条件，笼体是一个等位体，内部电位为零，电场为零，电荷分布在接近放电杆的外外表上。法拉第笼无论被加上多高的电压内部也不存在电场。而且由于金属的导电性，即使笼子通过很大的电流，内部的物体通过的电流也微乎其微。在面对电磁波时，可以有效的阻挡电磁波的进入。法
8、拉第笼是一个抱负环境，是建立在空间的一个大屏蔽络。将其接地后，第一，它可以屏蔽雷电产生的电磁脉冲，防止里面的弱电设备和人员患病损伤；其次，它可以把强大的感应电荷泄入大地。【原理应用】1、高压作业人员带电工作时，可通过穿着用金属丝制成的防护服。当接触高压线时，形成了等电位，使得作业人员的身体没有电流通过，起到了很好的保护作用。2、汽车就是一个法拉第笼，由于汽车外壳是个大金属壳，形成了一个等位体，当驾驶员在雷雨天行驶时，车里的人不用担心遭到雷击。3、将周密仪器设备的金属外壳接地，有效地避开了不必要的电磁干扰以及雷电攻击。【试验思考】1、法拉第笼的演示还说明白外壳接地的法拉第笼可有效地隔绝笼体内外电
9、磁波干扰从而起到静电屏蔽作用。2、即使住在法拉第笼子里，也不能完全避开电磁辐射。法拉第笼不能屏蔽静电和低速变化的磁场，比方地磁，在法拉第笼里，指南针照样能工作。因而不行能完全避开电磁辐射。2023 年法拉第笼试验报告 4法拉第笼构造及原理法拉第笼是一个由金属或者良导体形成的笼子，是以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和掌握局部组成。其笼体与大地连通，高压电源通过限流电阻将直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼体较近时，消灭放电火花，依据接地导体静电平衡的条件，笼体是一个等位体，内部电势为零，
10、电场为零，电荷分布在接近放电杆的外外表上。导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。假设将导体放在电场强度为E 外的外电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，会逆电场方向运动。这样，导体的负电荷分布在一边，正电荷分布在另一边，这就是静电感应现象。由于导体内电荷的重分布，这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场，电场强度为 E内。依据场强叠加原理，导体内的电场强度等于 E 外和 E 内的叠加。当导体内部总电场强度为零时，导体内的自由电子不再移动。物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡。处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。由此可推
11、知，处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外外表上。而法拉第笼就是依据这个原理制成的。法拉第笼原理的应用高压带电操作员的防护服是用金属丝制成的，当接触高压线时，形成了等电位，使得作业人员的身体没有电流通过，起到了很好的保护作用。要想让一个教室、一个考场在电子通信的角度上“与世隔绝”，是可以做到的，目前各种通信工具都是用电磁波或者说无线电波来传递信号，我们只要像法拉第笼子一样给教室电磁屏蔽就可以到达目标，目前大型考试中，教室里都已经安装了屏蔽系统，防止考生利用电子产品作弊现象的发生。高层建筑很简洁被雷击，对人体产生较大危害，而利用法拉第笼的原理制成的笼式避雷可以有效地较少雷击对人体造成的危害。比方国家体育场“鸟巢”，其主体钢构造中的钢构件以及钢筋混凝土中的钢筋，通过焊接方式进展有效连接，这样“鸟巢”自身就形成了一个巨大的避雷，而“鸟巢”的钢构造就成为了一个巨大的接收闪电的装置，能把闪电快速导入地下，从而保障了场内观众的安全。
