Preguntes i respostes sobre bolígrafs de prova
1. Per què brillen els tubs de neó?
2. Com que hi ha corrent que flueix pel cos humà quan s'utilitza el bolígraf de prova, per què la gent no rep una descàrrega elèctrica?
3. De fet, portar sabates aïllants també pot fer que el bolígraf de prova s'il·lumini, però no està desconnectant el camí entre les persones i la terra? Per què encara és brillant?
Primera pregunta: un tub de neó és un petit tub de vidre amb dos elèctrodes plens de gas de neó a baixa pressió. La característica del gas de neó és que el gas s'ionitzarà quan suporti una certa tensió prou alta, i es generaran càrregues gratuïtes al gas, i les càrregues lliures es mouran de manera direccional per formar un corrent i la resplendor que l'acompanya. es generarà quan s'ionitzi.
Per tant, quan la tensió entre els pols del tub de neó augmenta fins a un cert valor (anomenada tensió inicial, generalment 60-90 volts), el gas del tub condueix l'electricitat i es produeix un fenomen de descàrrega brillant. La característica de la descàrrega brillant és que el corrent és petit i la temperatura no és alta. Durant la descàrrega de resplendor normal, la seva tensió no canvia amb el corrent. En una paraula, la luminescència del tub de neó és un fenomen de descàrrega d'ionització de gas del gas de neó sota alta tensió.
El segon problema: el motiu de no descàrrega elèctrica és que el corrent és massa petit. Definitivament, algú preguntarà, què petit és? El cos humà pot sentir fins i tot uns quants mil·liampers de corrent. Llavors, què petit és? Fem les matemàtiques. Quan una persona utilitza el llapis elèctric, el cable viu de la font d'alimentació està en contacte amb la punta del llapis. Si està en bon contacte amb el terra, el cable viu i la resistència interna del bolígraf de prova elèctric, el tub de neó, el cos humà i el terra formen un circuit en sèrie. La resistència a la ploma de prova és generalment d'1 megaohm, la resistència del cos humà és generalment d'uns 1.000 ohms, la tensió inicial U0 del tub de neó és de 80 volts i la potència la tensió d'alimentació és de 220 volts, de manera que es pot calcular (220-80)/(1000000 més 1000)=0,14mA. Tanmateix, el corrent que la gent pot sentir és superior a 1 mA, i el corrent que provoca descàrrega elèctrica és superior a 10 mA, tots dos molt superiors a 0,14 mA. Per tant, podem concloure que el corrent travessa el cos humà quan s'utilitza el llapis de mesura elèctric, però a causa de El corrent és massa feble, de manera que la gent no ho pot sentir en absolut, i molt menys provocar una descàrrega elèctrica.
La tercera pregunta: podeu veure la llum del tub de neó fins i tot si porteu sabates aïllades. Encara que les sabates aïllades aïllen el cos humà i la terra, el pas encara existeix. Perquè entre el cos humà i el terra, hi ha equivalent a una capacitat distribuïda (uns centenars de picofarads quan està a prop del terra). En un circuit de corrent altern, un condensador, com una resistència, pot passar el corrent. Tot i que aquesta petita capacitat distribuïda entre el cos humà i la terra té un gran efecte obstaculitzador en el corrent altern de 50 Hz, encara pot generar un corrent de desenes de microamperes al circuit (el mètode de càlcul és el mateix que el mètode del segon pregunta, la capacitat de la reactància capacitiva 1/wc la podeu calcular vosaltres mateixos), de manera que el tub de neó brilli. Per descomptat, si la gent prova a l'aire lluny del terra i les parets, perquè la capacitat distribuïda entre les persones i la terra és molt petita, la reactància capacitiva és molt gran i el tub de neó del bolígraf de prova podria no brillar.
