电笔的工作原理.doc

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1、电笔的工作原理2007-12-0813:26因为电流根本不需流经大地.电工即使离地高空作业时用试电笔测火线,氖泡依然会发光.我是一名电工,也是一名物理教师.参照蓝色冲击所给电路图,道理如下:1.惰性气体特性:加一定电压时发生电离,气体中产生自由电荷,自由电荷定向移动形成电流.电离时伴生辉光.2.人体是导体,也可以视为一个大电容,有充电放电本领.3.火线与人体间的电场随交流电方向的改变而不断改变方向,并给氖泡感生一个不断改变方向的电压,从而导致人体电容不断地充电放电,氖泡中的感应电流得以维持,并激发出辉光.4.辉光电流微弱,无伤人体.5.零线中也有交变电流,但相对于人体的电势为O伏,不

2、能感生电压电流.按图所示，虚线框内部分表示试电笔的结构。R1表示人体的电阻，它的下端接了地线，表示人站在地上。先把试电笔接向触点1，这时相当于试电笔笔尖接到零线上，试电笔两端电压为零，氖管不发光。再把试电笔接向触点2，这时相当于试电笔笔尖接到火线上，加于氖管的电压超过它的起辉电压（约70伏特）发出辉光。测电笔是广大电工经常使用的工具之一，用来判别物体是否带电。它的内部构造是一只有两个电极的灯泡，泡内充有氖气，俗称氖泡，它的一极接到笔尖，另一极串联一只高电阻后接到笔的另一端。当氖泡的两极间电压达到一定值时，两极间便产生辉光，辉光强弱与两极间电压成正比。当带电体对地电压大于氖泡起始的辉光

3、电压，而将测电笔的笔尖端接触它时，另一端则通过人体接地，所以测电笔会发光。测电笔中电阻的作用是用来限制流过人体的电流，以免发生危险。       测电笔除了可以判断物体是否带电外，还有以下几个用途：        (1)可以用来进行低压核相，测量线路中任何导线之间是否同相或异相。具体方法是：站在一个与大地绝缘的物体上，双手各执一支测电笔，然后在待测的两根导线上进行测试，如果两根测电笔发光很亮，则这两根导线为异相；反之，则为同相，它是利用测电笔中氖泡两极间电压差值与其发光强弱成正比的原理来进行判别的。   (2)可以用来判别交流电和直流电。在用测电笔进行测试时，如果测电笔氖泡中的两

4、个极都发光，就是交流电；如果两个极中只有一个极发光，则是直流电。   (3)可以判断直流电的正、负极。将测电笔接在直流电路中测试，氖泡发亮的那一极就是负极，不发亮的一极是正极。   (4)可用来判断直流是否接地。在对地绝缘的直流系统中，可站在地上用测电笔接触直流系统中的正极或负极，如果测电笔氖泡不亮，则没有接地现象。如果氖泡发亮，则说明有接地现象，其发亮如在笔尖端，则说明为正极接地。如发亮在手指端，则为负极接地。但是必须指出的是在带有接地监察继电器的直流系统中，不可采用此方法判断直流系统是否发生接地。测电笔是利用导线的对地电容原理做的，和人体构成的电容和对地电容是很接近的，所以，在人

5、离开地面电笔还会亮。氖泡上通过极小的电流，就会发光。（1）跳起来的人体是个孤立电容器，虽然容量极小，还是有电容，接入交流电，会有微小电流进出人体。（2）人体处在不是非常干燥的空气中，在交变电场作用下，有少量“游离”电荷进出人体，形成微弱电流。由于以上两方面的原因，氖泡就发亮。可以这样验证：将一小捆电线（最好裸线）接在试电笔后端，悬挂起来，笔头接触电源，应该可以看到发亮。是形成电容。因为电笔中的氖泡用的是辉光放电原理，只要有电位差就会亮，不需要构成回路，不信你双脚腾空试试，还是会亮。去看电笔的说明书,不亮就不好了,氖管要有人体感应才发亮,就是怎么设计的前面的说法是正确的:即人和大地构成

6、电容，交流电能够通过电容。至于人站在地上或站在塑料凳上不接触试电笔后面金属氖泡也不发光,那是由于由于人与试电笔尾部的金属体之间的电容实在是太小了,电容的公式为:C=εS/(4πkd),试电笔尾部的金属体面积太小了,所以它与人体之间的电容非常小,小到可以忽略不计,所以几乎不能通过交流电,所以氖泡不发光而人体的面积相对要大得多,所以人与地的电容很大,交流电可以对这个电容充电,所以试电笔会亮