火焰导电
Flame Conductivity
火焰很奇妙，它可以形成各种美丽的色彩和形状。火焰是物质燃烧时释放出光和热的一种现象，是能量释放的一种方式，或者说是一种状态。火焰给人类带来很多益处，生活上用于烹饪食物，工业上广泛应用于化学分析，如原子吸收光谱等，但火焰使用不当，极易造成危害。本实验主要研究火焰的导电特性。
实验装置
火焰导电演示仪一套，如图1所示。它包括固定在底座上的两个电极，给电极供电的高压直流电源，用于产生火焰的打火机，检测电流的万用表。
图1 火焰导电演示仪
现象观察
1.火焰形状观察
观察打火机产生的火焰，可见火焰竖直向上呈锥形，如图2（a）所示。将火焰移至接于高压直流电源上的两电极间，可观察到火焰出现明显的分岔，如图2（b）所示。
图2 火焰的状态和导电能力
2.火焰导电能力观察
在高压直流电源和两电极所构成的回路中接入万用表，打开电源开关，观察流经万用表电流的大小。点燃蜡烛，将火焰移近两电极中间，可观察到电火花向火焰靠近，如图2(b)所示，且火焰明显出现分岔，最后电火花同火焰融合在一起，发现万用表所测电流明显增大。
现象解密(www.xing528.com)
物质燃烧时，会使气体中有些原子发生电离，使其中部分或全部电子脱离原子核的束缚成为自由电子。由于自由电子的电荷总量和离子的正电荷总量相等，气体仍然呈电中性，这种状态称为物质的等离子态，即物质的第四态。物质的另外三态分别为大家所熟悉的固态、液态和气态。火焰一般认为是气体处于等离子态的一种现象，行为受电磁场影响。
当蜡烛在空气中燃烧时，热量造成空气流上升，空气流在蜡烛火焰周围平稳流动，并将它聚拢形成圆锥状。当火焰靠近高压电极时，火焰中的正负电荷分别受到两极的吸引而各自向两极运动，从而出现分岔现象。
空气在正常情况下不导电，但在高压电场作用下，也会使部分空气分子发生电离而具有一定的导电能力，电火花就是高压下空气被击穿后的瞬间电流，并伴有光和热。当火焰靠近两高压电极时，火焰中的正负电荷也会吸引电火花中的异号电荷，出现电火花向火焰靠近而融合在一起的现象。当然火焰置于两高压电极间，火焰中的带电粒子也参与导电，会大大增加空气的导电能力。
应用拓展
空气是绝缘体，而处于等离子态的火焰具有导电能力。利用火焰的导电特性，可在煤气灶火焰中安装一根电极，再外加电压，即可产生电流。检测电流的有无即可判断火焰是否熄灭，根据这个原理可设计制作一个煤气燃烧熄火保护装置。
思考题
1.根据火焰的导电特性，你能想象出还有哪些应用？
2.火焰由三部分组成，分别为外焰、内焰和焰心，请分析在火焰的不同位置，其导电能力有何区别？
3.不同材料燃烧的火焰，其导电能力是否相同，是否可以据此分析材料的特性？
4.空气导电与哪些因素有关？
5.取两块直径15cm左右的铝圆板A和B，将它们接上绝缘良好的塑料柄后固定在铁支座M和N上，两者相距约15cm。再取一小针C，把它固定在塑料棒上后再固定在铁支座H上，针尖离板约25cm。然后把一支外面包了铝箔的乒乓球D用棉线挂在塑料棒E上，E则固定在H上，球则离B约2cm，如图3所示。让铝板A和针尖C分别带异号电荷，这时把点燃的蜡烛慢慢地插入A、B之间，试分析将会发生什么现象。
图3 火焰导电能力演示
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