Soal jawab tentang pen ujian
1. Mengapa tiub neon bercahaya?
2. Memandangkan terdapat arus yang mengalir melalui badan manusia apabila menggunakan pen ujian, mengapa orang tidak terkena renjatan elektrik?
3. Sebenarnya, memakai kasut berpenebat juga boleh menjadikan pen ujian menyala, tetapi bukankah ia memutuskan laluan antara manusia dan bumi? Kenapa masih cerah?
Soalan pertama: Tiub neon ialah tiub kaca kecil dengan dua elektrod diisi dengan gas neon tekanan rendah. Ciri-ciri gas neon ialah gas akan terion apabila ia menanggung voltan yang cukup tinggi tertentu, dan caj percuma akan dijana dalam gas, dan caj percuma akan bergerak mengikut arah untuk membentuk arus, dan cahaya yang disertakan. akan terhasil apabila terion.
Oleh itu, apabila voltan antara kutub tiub neon meningkat kepada nilai tertentu (dipanggil voltan permulaan, secara amnya 60-90 volt), gas dalam tiub mengalirkan elektrik, dan fenomena nyahcas cahaya yang indah berlaku. Ciri nyahcas cahaya ialah arusnya kecil dan suhunya tidak tinggi. Semasa nyahcas cahaya biasa, voltannya tidak berubah mengikut arus. Secara ringkasnya, pendaran tiub neon ialah fenomena pelepasan pengionan gas gas neon di bawah voltan tinggi.
Masalah kedua: sebab tiada kejutan elektrik ialah arus terlalu kecil. Pasti ada yang bertanya, betapa kecilnya? Tubuh manusia boleh merasakan walaupun beberapa miliampere arus. Jadi betapa kecilnya? Mari kita buat matematik. Apabila seseorang menggunakan pen elektrik, wayar hidup bekalan kuasa bersentuhan dengan hujung pen. Jika ia bersentuhan baik dengan tanah, wayar hidup dan rintangan dalaman pen ujian elektrik, tiub neon, badan manusia dan tanah membentuk litar bersiri. Rintangan dalam pen ujian secara amnya adalah kira-kira 1 megohm, rintangan badan manusia biasanya kira-kira 1 ribu ohm, voltan permulaan U0 tiub neon ialah 80 volt, dan kuasa voltan bekalan ialah 220 volt, jadi ia boleh dikira (220-80)/(1000000 tambah 1000)=0.14mA. Walau bagaimanapun, arus yang boleh dirasai oleh orang ramai adalah melebihi 1 mA, dan arus yang menyebabkan kejutan elektrik adalah melebihi 10 mA, kedua-duanya jauh lebih besar daripada 0.14 mA. Oleh itu, kita boleh membuat kesimpulan bahawa arus melalui badan manusia apabila menggunakan pen sukat elektrik, tetapi kerana Arus terlalu lemah, maka orang ramai tidak dapat merasainya, apatah lagi menyebabkan renjatan elektrik.
Soalan ketiga: Anda boleh melihat tiub neon bersinar walaupun anda memakai kasut berpenebat. Walaupun kasut bertebat mengasingkan badan manusia dan bumi, laluan itu masih wujud. Kerana antara tubuh manusia dan tanah, terdapat bersamaan dengan kapasitansi teragih (kira-kira ratusan picofarad apabila ia dekat dengan tanah). Dalam litar arus ulang-alik, kapasitor, seperti perintang, boleh menghantar arus. Walaupun kapasitansi teragih yang kecil ini di antara tubuh manusia dan bumi mempunyai kesan penghalang yang besar pada arus ulang-alik 50 Hz, ia masih boleh menjana arus berpuluh-puluh mikroamp dalam litar (kaedah pengiraan adalah sama dengan kaedah dalam kedua soalan, kapasitansi Capacitive reactance 1/wc boleh dikira sendiri), supaya tiub neon bersinar. Sudah tentu, jika orang menguji di udara jauh dari tanah dan dinding, kerana kapasitansi teragih antara manusia dan bumi adalah sangat kecil, reaktans kapasitif adalah sangat besar, dan tiub neon dalam pena ujian Ia mungkin tidak bersinar.
