Vragen en antwoorden over testpennen
1. Waarom gloeien neonbuizen?
2. Aangezien er bij het gebruik van de testpen stroom door het menselijk lichaam stroomt, waarom krijgen mensen dan geen elektrische schok?
3. Het dragen van isolerende schoenen kan de testpen inderdaad ook laten oplichten, maar verbreekt het niet het pad tussen mensen en de aarde? Waarom is het nog licht?
Eerste vraag: Een neonbuis is een kleine glazen buis met twee elektroden gevuld met neongas onder lage druk. Het kenmerk van neongas is dat het gas wordt geïoniseerd wanneer het een bepaalde spanning draagt die hoog genoeg is, en dat er gratis ladingen in het gas worden gegenereerd en dat de vrije ladingen in een bepaalde richting bewegen om een stroom te vormen, en de bijbehorende gloed zal worden gegenereerd wanneer geïoniseerd.
Daarom, wanneer de spanning tussen de polen van de neonbuis toeneemt tot een bepaalde waarde (de startspanning genoemd, gewoonlijk 60-90 volt), geleidt het gas in de buis elektriciteit en treedt er een prachtig glimontladingsverschijnsel op. Het kenmerk van glimontlading is dat de stroom klein is en de temperatuur niet hoog. Tijdens normale glimontlading verandert de spanning niet met de stroom. Kortom, neonbuisluminescentie is een gasionisatie-ontladingsverschijnsel van neongas onder hoge spanning.
Het tweede probleem: de reden voor geen elektrische schok is dat de stroom te klein is. Iemand zal zeker vragen, hoe klein is het? Het menselijk lichaam kan zelfs een paar milliampère stroom voelen. Dus hoe klein is het? Laten we de wiskunde doen. Wanneer een persoon de elektrische pen gebruikt, is de stroomvoerende draad van de voeding in contact met de penpunt. Als het goed contact maakt met de grond, vormen de spanningvoerende draad en de interne weerstand van de elektrische testpen, de neonbuis, het menselijk lichaam en de grond een serieschakeling. De weerstand in de testpen is over het algemeen ongeveer 1 megaohm, de weerstand van het menselijk lichaam is over het algemeen ongeveer duizend ohm, de startspanning U0 van de neonbuis is 80 volt en het vermogen voedingsspanning is 220 volt, dus het kan worden berekend (220-80)/(1000000 plus 1000)=0.14mA. De stroom die mensen kunnen voelen is echter meer dan 1 mA en de stroom die een elektrische schok veroorzaakt is meer dan 10 mA, die beide veel groter zijn dan 0,14 mA. Daarom kunnen we concluderen dat de stroom door het menselijk lichaam gaat bij gebruik van de elektrische meetpen, maar dat de stroom te zwak is, zodat mensen het helemaal niet kunnen voelen, laat staan een elektrische schok kunnen veroorzaken.
De derde vraag: je kunt de neonbuis zien gloeien, zelfs als je isolerende schoenen draagt. Hoewel de geïsoleerde schoenen het menselijk lichaam en de aarde isoleren, bestaat de doorgang nog steeds. Omdat er tussen het menselijk lichaam en de grond gelijk is aan een verdeelde capaciteit (ongeveer honderden picofarads wanneer het zich dicht bij de grond bevindt). In een wisselstroomcircuit kan een condensator, net als een weerstand, stroom doorlaten. Hoewel deze minuscule verdeelde capaciteit tussen het menselijk lichaam en de aarde een grote belemmerende werking heeft op de 50 Hz wisselstroom, kan hij toch een stroom van tientallen microampères in de schakeling opwekken (de rekenmethode is dezelfde als de methode in de tweede vraag, de capaciteit Capacitieve reactantie 1/wc kan je zelf berekenen), zodat de neonbuis gloeit. Natuurlijk, als mensen in de lucht ver weg van de grond en muren testen, omdat de verdeelde capaciteit tussen mensen en de aarde erg klein is, is de capacitieve reactantie erg groot en schijnt de neonbuis in de testpen misschien niet.
