Spørgsmål og svar om testpenne
1. Hvorfor lyser neonrør?
2. Da der strømmer strøm gennem menneskekroppen, når man bruger testpennen, hvorfor får folk så ikke et elektrisk stød?
3. Faktisk kan det at bruge isolerede sko også få testpennen til at lyse op, men er det ikke at afbryde vejen mellem mennesker og jorden? Hvorfor er det stadig lyst?
Første spørgsmål: Et neonrør er et lille glasrør med to elektroder fyldt med lavtryksneongas. Det karakteristiske ved neongas er, at gassen vil blive ioniseret, når den bærer en vis høj nok spænding, og frie ladninger vil blive genereret i gassen, og de frie ladninger vil bevæge sig i en retningsbestemt måde for at danne en strøm, og den medfølgende glød vil blive genereret ved ionisering.
Derfor, når spændingen mellem neonrørets poler stiger til en vis værdi (kaldet startspændingen, generelt 60-90 volt), leder gassen i røret elektricitet, og der opstår et smukt glødeudladningsfænomen. Det karakteristiske ved glødeudladning er, at strømmen er lille, og at temperaturen ikke er høj. Under normal glødeafladning ændres dens spænding ikke med strømmen. Med et ord er neonrørsluminescens et gasioniseringsudladningsfænomen af neongas under højspænding.
Det andet problem: Årsagen til ingen elektrisk stød er, at strømmen er for lille. Nogen vil helt sikkert spørge, hvor lille er den? Den menneskelige krop kan mærke selv nogle få milliampere strøm. Så hvor lille er den? Lad os regne ud. Når en person bruger den elektriske pen, er strømforsyningens strømførende ledning i kontakt med pennespidsen. Hvis den er i god kontakt med jorden, danner den strømførende ledning og den indre modstand i den elektriske testpen, neonrøret, menneskekroppen og jorden et seriekredsløb. Modstanden i testpennen er generelt omkring 1 megohm, modstanden i den menneskelige krop er generelt omkring 1 tusind ohm, startspændingen U0 af neonrøret er 80 volt, og effekten forsyningsspændingen er 220 volt, så den kan beregnes (220-80)/(1000000 plus 1000)=0.14mA. Men den strøm, som folk kan mærke, er over 1 mA, og den strøm, der forårsager elektrisk stød, er over 10 mA, som begge er langt større end 0,14 mA. Derfor kan vi konkludere, at strømmen går gennem menneskekroppen, når man bruger den elektriske målepen, men på grund af strømmen er for svag, så folk kan slet ikke mærke det, endsige forårsage et elektrisk stød.
Det tredje spørgsmål: Du kan se neonrøret lyse, selvom du har isolerede sko på. Selvom de isolerede sko isolerer menneskekroppen og jorden, eksisterer passagen stadig. For mellem menneskekroppen og jorden svarer der til en distribueret kapacitans (ca. hundredvis af picofarads, når den er tæt på jorden). I et vekselstrømskredsløb kan en kondensator ligesom en modstand passere strøm. Selvom denne lille fordelte kapacitans mellem menneskekroppen og jorden har en stor hæmmende effekt på 50 Hz vekselstrømmen, kan den stadig generere en strøm på titusvis af mikroampere i kredsløbet (beregningsmetoden er den samme som metoden i den anden spørgsmål, kapacitansen Kapacitiv reaktans 1/wc kan du selv beregne), så neonrøret lyser. Selvfølgelig, hvis folk tester i luften langt væk fra jorden og væggene, fordi den fordelte kapacitans mellem mennesker og jorden er meget lille, er den kapacitive reaktans meget stor, og neonrøret i testpennen skinner muligvis ikke.
