Pripomočki

Slika 1: Pripomočki, ki smo jih uporabljali med delom.
  • gorilnik
  • visoko-napetostni izvir (U=25 kV)
  • sveče iz voska
  • etanol
  • žice
  • kondenzator (r=7,6 cm)
  • vžigalnik
  • čaša
  • kamera
  • žarnica

Širina plamena

Sirina plamena
Slika 2: Slika prikazuje kako smo merili širino plamena. Za merilo smo uporabili znano širino kondenzatorja in nato izmerili kako širok je plamen na sliki.

V prvem delu naloge smo želeli preveriti kako vpliva razdalja med ploščama kondenzatorja in velikost napetosti na ploščah kondenzatorja na velikost plamena. Poskus smo izvedli pri štirih različnih razdaljah in 5 različnih napetostih (rezultate meritev prikazuje spodnja tabela). Razdalja ne sme biti premajhna saj v tem primeru pri razmeroma nizki napetosti že preskoči iskra, tako da velikosti plamena ne moremo odčitati, poleg tega se takrat tudi razelektri kondenzator, zato napetost na ploščah pade in je ne moremo natančno odčitati. Videli smo, da pri normalnih pogojih v zraku pri napetosti 20 kV iskra preskoči pri razdalji 1 cm. Zato smo začeli na 5 cm. Prevelike razdalje pa tudi niso smiselne, ker je takrat vpliv električnega polja kondenzatorja že tako majhen, da so spremembe velikosti plamena praktično nemerljive pri naši natančnosti.

preboj graf
Slika 3: Slike prikazujejo spreminjanje oblike plamena pri različnih napetostih (naraščujoče proti desni).
U[kV] 5 cm 7 cm 10 cm 15 cm
5 3,0 ± 0,1 1,4 ± 0,1 0,78 ± 0,05 0,84 ± 0,05
10 3,9 ± 0,1 2,2 ± 0,15 1,85 ± 0,05 1,7 ± 0,05
15 3,0 ± 0,17 2,1 ± 0,1 3,4 ± 0,13 2,1 ± 0,1
20 (*) (**) 3,5 ± 0,1 2,2 ± 0,1
25 (*) 1,7 ± 0,1(**) 3,4 ± 0,2 2,4 ± 0,05
Tabela 1: Tabela prikazuje velikost plamena sveče v cm pri različnih razdaljah med ploščama kondenzatorja in različnih napetostih na ploščah kondenzatorja (U).
sirina plamena
Slika 4: Graf prikazuje kako se širina plamena spreminja pri različnih pogojih.

Senca plamena

Plamen smo poskušali opazovati še s pomočjo sence. To smo storili tako, da smo pred plamen postavili žarnico, senco plamena pa opazovali na zaslonu. S tem smo opazovali svetlobo, ki je potovala skozi plamen in se zaradi drugačnega lomnega količnika vročega zraka lomila. Iz slik smo lahko videli, da se vroč zrak širi simetrično proti obema ploščama kondenzatorja (čeprav se je plamen širil zgolj proti negativni plošči). A ker je bila slika zelo slaba in slikanje skoraj nemogoče, smo se odločili, da bomo plamen opazovali brez žarnice.

senca plamena
Slika 5: Slika sence plamena na kateri se vidi, da se plamen širi v obe smeri.

Prevodnost plamena

V drugem delu vaje smo merili pri kateri razdalji med ploščama kondenzatorja pride do preboja med ploščama pri konstantni napetosti na ploščah kondenzatorja. Meritve smo delali pri različnih napetostih v korakih po 5kV. Nato smo plošči približevali toliko časa, dokler ni prvič preskočila iskra med ploščama kondenzatorja. Meritve so prikazane v spodnji tabeli. Merili smo z dvema različnima plamenoma: sveča iz voska in z gorilnikom na špirit.

preboj
Slika 6: Sliki prikazujeta primer preboja na gorilniku (levo) in sveči (desno).
U[kV] gorilnik
d[cm]		 sveča
d[cm]
25 12,0 9,0
20 10,5 8,0
15 9,0 7,0
10 7,0 6,0
5 (***) 3,5
Tabela 2: Tabela prikazuje pri kateri razdalji med ploščama kondenzatorja (d) pri neki napetosti (U) na ploščaha kondenzatorja pride do preboja med ploščama kondenzatorja. Razdalja d je minimalna razdalja, pri kateri pride do preboja.
preboj graf
Slika 6: Graf prikazuje kako se spreminja prebojna razdalja pri različnih napetostih.
Opombe

(*) Pri večjih napetostih je začela čez plamen preskakovati iskra - teči elektrika, zato se je kondenzator praznil in nismo mogli doseči tako visokih napetosti.
(**) Imeli smo probleme s svečo, saj je slabo gorela, tako da so dobljeni podatki napačni ali vsaj zelo nezanesljivi.
(***) Gorilnik je bil preširok, zato plošč kondenzatorja nismo morali postaviti dovolj blizu skupaj, da bi preskočila iskra.