脚踏发电——雅各布天梯
展品简介
当电极间通入数万伏的高压时，两电极间距最近处的空气会被击穿，发出光和热，并产生电弧。而空气被电离后，温度升高，受热膨胀向上升，电弧也随之上升，于是我们就会看到电弧沿着螺旋形状向上升。
展台前端安装了一大一小两台内部带有小型发电机的自行车，当你脚踏自行车，此时连接自行车与台体的LED灯带亮起。当踩踏速度达到一定时，小型发电开始工作，将机械能转化为电能，同时，两个螺旋式电极在高压的作用下产生电弧并开始放电，电弧的高温使空气受热电离向上运动，就会产生一个上升的螺旋式电弧，当到达一定高度时，电弧由于拉长而冷却熄灭，但下方又不断拉出新的电弧，呈现出雅各布天梯美妙的放电效果。
出现这种放电现象的原因是，当电压升高到30万伏左右时，在两电极距离最近的底部空气被击穿发生电离，同时空气被加热，温度急剧上升产生电弧。热空气迅速向上移动，于是电弧也随着向上运动，随着电极间距离的增大，电弧也随之拉长，当电弧爬升到顶部时，由于电极距离过大，电压不足以击穿空气，电弧自动熄灭。当电弧熄灭后，由于电极上的电压并未去掉，又在电极最近处形成电弧，电弧又向上运动，这种放电过程周而复始地进行，形成弧光放电。
在19世纪，当时的人们把这种放电产生的火焰看成是“圣火”。希腊神话故事中有一个叫雅各布的人做梦沿着登天的梯子取得了圣火。而这项表演的电弧沿着梯形电极向上运动，所以取名为雅各布电梯。雅各布电梯表演形象地说明了弧光放电产生的条件是小间隙和大电流，如果增加间隙或减小电流，电弧将会消失。
我们在生活中也会看到弧光放电现象，比如电弧焊接和老式电影放映机的光源。利用弧光放电原理，人们还制作了各种气体放电光源，比如探照灯、“人造小太阳”氙灯等。
展品视频
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