法拉第籠實驗報告1

　　【實驗目的】了解接地金屬殼靜電感應是的電荷分布及電位特點；認識經典屏蔽的原理

　　【操作方法】

　　1、參與實驗者進入法拉第籠，關好籠門；

　　2、打開高壓電源，將高壓探棒靠近法拉第籠；

　　3、調節(jié)電位器，逐漸調高電壓到探棒與籠身發(fā)生放電，打出電弧，觀察此時的電壓；

　　4、實驗者在籠內將手放在打出電弧的位置，不會有觸電的感覺；

　　5、調低電壓后關閉電源，用探棒對法拉第籠充分放電；

　　6、打開籠門，實驗者走出法拉第籠。

　　【注意事項】

　　1、實驗進行期間，實驗者不可打開籠門，觀眾不可擅自靠近法拉第籠和高壓探棒；

　　2、務必在關閉電源后，用探棒對法拉第籠充分放電，實驗者方可打開法拉第籠門。

　　【實驗原理】

　　籠體與大地相連，高壓電源通過限流電阻將上萬伏直流電壓輸送給探棒，當高壓棒尖端靠近籠體時，法拉第籠發(fā)生靜電感應。根據(jù)導體靜電平衡條件，感應電荷分布在籠的外表面，靠近電壓棒處電荷密度大，周圍電場強，籠的外表面與高壓棒之間放電。根據(jù)接地導體靜電平衡的條件，籠體是一個等位體，內部電位為零，電場為零，電荷分布在接近放電桿的外表面上。法拉第籠無論被加上多高的電壓內部也不存在電場。而且由于金屬的導電性，即使籠子通過很大的電流，內部的物體通過的電流也微乎其微。在面對電磁波時，可以有效的阻止電磁波的進入。

　　法拉第籠是一個理想環(huán)境，是建立在空間的一個大屏蔽網絡。將其接地后，第一，它可以屏蔽雷電產生的電磁脈沖，防止里面的弱電設備和人員遭受損傷；第二，它可以把強大的感應電荷泄入大地。

　　【原理應用】

　　1、高壓作業(yè)人員帶電工作時，可通過穿著用金屬絲制成的防護服。當接觸高壓線時，形成了等電位，使得作業(yè)人員的身體沒有電流通過，起到了很好的保護作用。

　　2、汽車就是一個法拉第籠，由于汽車外殼是個大金屬殼，形成了一個等位體，當駕駛員在雷雨天行駛時，車里的人不用擔心遭到雷擊。

　　3、將精密儀器設備的金屬外殼接地，有效地避免了不必要的電磁干擾以及雷電襲擊。

　　【實驗思考】

　　1、法拉第籠的演示還說明了外殼接地的法拉第籠可有效地隔絕籠體內外電磁波干擾從而起到靜電屏蔽作用。

　　2、即使住在法拉第籠子里，也不能完全避免電磁輻射。法拉第籠不能屏蔽靜電和低速變化的磁場，比如地磁，在法拉第籠里，指南針照樣能工作。因而不可能完全避免電磁輻射。

法拉第籠實驗報告2

　　法拉第籠構造及原理

　　法拉第籠是一個由金屬或者良導體形成的籠子，是以電磁學的奠基人、英國物理學家邁克爾·法拉第的姓氏命名的一種用于演示等電勢、靜電屏蔽和高壓帶電作業(yè)原理的設備。它是由籠體、高壓電源、電壓顯示器和控制部分組成。其籠體與大地連通，高壓電源通過限流電阻將直流高壓輸送給放電桿，當放電桿尖端距籠體較近時，出現(xiàn)放電火花，根據(jù)接地導體靜電平衡的條件，籠體是一個等位體，內部電勢為零，電場為零，電荷分布在接近放電桿的外表面上。

　　導體的外殼對它的內部起到“保護”作用，使它的內部不受外部電場的影響，這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。如果將導體放在電場強度為E外的外電場中，導體內的自由電子在電場力的作用下，會逆電場方向運動。這樣，導體的負電荷分布在一邊，正電荷分布在另一邊，這就是靜電感應現(xiàn)象。由于導體內電荷的重新分布，這些電荷在與外電場相反的方向形成另一電場，電場強度為E內。根據(jù)場強疊加原理，導體內的電場強度等于E外和E內的疊加。當導體內部總電場強度為零時，導體內的自由電子不再移動。物理學中將導體中沒有電荷移動的狀態(tài)叫做靜電平衡。處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內部電場強度處處為零。由此可推知，處于靜電平衡狀態(tài)的導體，電荷只分布在導體的外表面上。而法拉第籠就是根據(jù)這個原理制成的。

　　法拉第籠原理的應用

　　高壓帶電操作員的防護服是用金屬絲制成的，當接觸高壓線時，形成了等電位，使得作業(yè)人員的身體沒有電流通過，起到了很好的保護作用。

　　要想讓一個教室、一個考場在電子通信的角度上“與世隔絕”，是可以做到的，目前各種通信工具都是用電磁波或者說無線電波來傳遞信號，我們只要像法拉第籠子一樣給教室電磁屏蔽就可以達到目標，目前大型考試中，教室里都已經安裝了屏蔽系統(tǒng)，防止考生利用電子產品作弊現(xiàn)象的發(fā)生。

　　高層建筑很容易被雷擊，對人體產生較大危害，而利用法拉第籠的原理制成的籠式避雷網可以有效地較少雷擊對人體造成的危害。比如國家體育場“鳥巢”，其主體鋼結構中的鋼構件以及鋼筋混凝土中的鋼筋，通過焊接方式進行有效連接，這樣“鳥巢”自身就形成了一個巨大的避雷網，而“鳥巢”的鋼結構就成為了一個巨大的接收閃電的裝置，能把閃電迅速導入地下，從而保障了場內觀眾的安全。

法拉第籠實驗報告3

　　“鳥籠”演示靜電屏蔽實驗報告

　　實驗背景：

　　法拉第曾經冒著被電擊的危險，做了一個聞名于世的實驗——法拉第籠實驗。法拉第把自己關在金屬籠內，當籠外發(fā)生強大的`靜電放電時，他并未受到任何影響。在使用大的法拉第籠時，金屬籠上接高壓電，外部接地導體接觸籠壁時可以觀察到電火花，而籠內的人沒有感覺；用小型法拉第籠（鳥籠）實驗時，可以觀察到通電鳥籠外部的紙條飄起，而內部的紙條并沒有明顯變化。

　　實驗原理：

　　本實驗運用了靜電屏蔽原理：導體的外殼對它的內部起到“保護”作用，使它的內部不受外部電場的影響。

　　因為在電場中，電子會因電場力而運動。而在靜電平衡狀態(tài)中的導體內部電場處處為0。由此可知處于靜電平衡的導體，其凈電荷只能分布在導體外表面。這樣，導體外表面對其內部起到保護作用，使其不受電場影響。因此，在大型法拉第籠通電時，電荷分布在籠子的外表面，用接地導體觸碰時可以看到電火花，而內部的人沒有感到電流存在；小籠的外部布滿電荷，紙條因帶電而飄起，內部的紙條卻沒有此現(xiàn)象。

　　實驗應用

　　1、電工穿的均壓服，就是在衣服中編織入金屬絲，將人和衣服看成同一物體，則金屬絲就相當于導體的外殼，在工人進行高壓帶電作業(yè)時，對人體起到保護作用。

　　2、有些電子儀器的工作條件要求非常高，要杜絕外部電場影響，就可以將其放入法拉第籠中對其進行電場屏蔽，消除外部電場對其影響。

　　3、在一些高磁場、高電場環(huán)境中工作的人，為了保證身體健康，可以穿編入金屬絲的衣服，以減輕環(huán)境中的電磁場對身體影響。

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