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永久带电的起电盘
这种起电盘的底盘不需要摩擦而能永久保持带电。
【制作方法】
采用没用过的聚乙烯食品袋、洁净的白报纸、聚苯乙烯泡沫(货物包装箱内做衬垫用)、硬纸板、铝箔作材料。
用钢锯条锯下25×25×2厘米的一块聚苯乙烯泡沫,用木砂纸将其表面磨平,然后装入聚乙烯食品袋内。食品袋应比泡沫块略大,套紧即可。用钉书钉将袋口封好,即成起电盘的底盘,如图16.3-1所示。聚苯乙烯泡沫块的大小也可以根据具体需要决定,但厚度须在2厘米左右。
用三、四层比底盘略大的白报纸做成纸夹,将底盘夹起来(图16.3-2),纸和聚乙烯就会接触起电,放置一段时间后,达到平衡状态。翻开纸夹,聚乙烯薄膜上带负电,纸夹本身带正电,但由于纸导电,使所带电荷很快散失,不显电性。
剪一块跟起电盘大小相同的硬纸板,用胶水在板上贴上铝箔制成起电盘盖板。铝箔的尺寸应比硬纸板略大。粘贴时,使其多余部分向上折,粘贴在硬纸板的背面。在硬纸板背面的中部粘上一条长约10厘米的泡沫块作绝缘柄,如图16.3-3所示。
这种起电盘虽然受温度和湿度的影响电势有所涨落,但没有电荷完全消失的现象。
【使用方法】
起电盘使用的方法一般是利用静电感应使盖板带电,然后再将盖板上的电荷转移到实验装置上。感应起电的步骤是:
1.揭开纸夹,将盖板置于底盘之上,因静电感应,盖板上部带负电,下部带正电,如图16.3-4所示(图中的+、-号表示的是盖板下、上两面所带的电荷,而不是底盘所带电荷)。
2.用手指或其他接地导体接触盖板(图16.3-5)。电荷重新分布后,盖板上部不带电。手指离开,电荷不再变化。
3.手持绝缘柄提起盖板,盖板上带正电。如图16.3-6所示。
4.用验电器及氖管检验盖板上的电荷:将盖板接触验电器棒,金属箔张开,说明盖板带电;用盖板接触氖管1端,则2端发光,说明盖板带正电,如图16.3-7所示。
【注意事项】
1.因为这是不需要摩擦的起电盘,所以要注意不要用手或其他物体去摩擦底盘,以免损坏。
2.这种底盘使用后,必须再用纸夹夹好保存,以便再用,否则,数日后,底盘上所带电荷就会消失。
先通过摩擦,使绝缘平板带正电(或带负电);再将接地的导电平板覆盖在带正电的绝缘板上,因静电感应,导电平板靠近绝缘平板的一侧带负电,另一侧的正电因接地而消失;断开导电平板的接地线,手握绝缘柄将导电平板与绝缘平板分开(需要作一定的功),导电平板上便带上了负电。
静电起电机
静 电 起 电 机 目的: 自制一只如图 l 所示的起电机,进行静电实验。 材料: 280×160×15(毫米 )3木板一块, 245×45× 15(毫米 )3木板两块, 40×20× 15(毫米 ) 3小木块四 块,160×15× 12(毫米 )3有机玻璃一根,旧虫胶制中间无纸隔层的唱片两张(用有机玻璃薄片更好) , 850×52(毫米 )2铝箔一张,直径 3 毫米、长 1100毫米的铜丝一根,直径 80 毫米、厚 15 毫米的木圆 盘两只,直径 30 毫米、厚 30毫米的木圆盘两只,直径 20 毫米、厚 10毫米的圆轮两只,长 110 毫 米的铁钉一只,长 205毫米的粗铁丝一根,直径 10毫米的铜球(可用废钢珠代替)两只,大的硬质 试管(附软木塞)一只,直径 50毫米、厚 3 毫米的玻璃圆板一块, 50× 110(毫米 )2的铁片一张,长 1100 毫米的粗带子一根,细铜丝适量,快
起电三种方式
第 1 页(共 3 页) 起电三种方式 一.选择题(共 8 小题) 1.( 2016?广西模拟)对于一个已经带电的物体,下列说法中正确的是( ) A.物体上一定有多余的电子 B.物体上一定缺少电子 C.物体的带电量一定是 e=1.6× 10 ﹣19 C的整数倍 D.物体的带电量可以是任意的一个值 2.( 2016?丹阳市模拟)关于点电荷的说法中正确的是( ) A.只有体积很小的带电体,才能作为点电荷 B.电荷的电量可以是任意数值 C.点电荷一定是电量很小的电荷 D.两个带电的金属小球,不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 3.( 2016?广西模拟)两个完全相同的金属球 AB,A 带正电为 3q,B 不带电,将两导体 接触一下再分开,则 B 导体的带电荷量变为( ) A.﹣ q B.q C.1.5q D.3q 4.( 2016 春?仙居县校级期中)毛皮和橡胶棒摩擦后,毛皮带正电,
起电机的结构和各部件名称见图1所示。
两个起电盘分别固定在两个受动轮的轮轴上,当同轴的两个驱动轮旋转时,两根交叉的皮带分别带动两个受动轮反向旋转,从而使两个起电盘也反向转动。因此,在安装和更换皮带时不可忽略两根传动皮带的方向。若传动皮带安装错误导致两个起电盘同向转动,则两个起电盘上正对的铝片由于静电感应带的是异种电荷,同时经过集电梳,将被中和而不能起电。在起电盘转轴上,前后固定了两根电刷,两电刷的方向互为90°夹角。
电刷与一片片旋转的铝片实现间歇式动态接触,起到了传导电荷的作用。从它的作用上可以看出,电刷的材料应该导电性能良好、弹性好,工艺结构能够实现面接触。但配发的起电机电刷质量不尽如人意。被用作电刷的铜丝含铜量低、柔软性差,甚至有的用铁丝代替。几个稀疏而扩散的劣质金属丝划过铝片时,极容易划损铝片。尤其对于用铝粉喷涂代替铝片的起电机,铝粉很容易被劣质电刷划落,散落在有机圆盘上。其后果是铝片的感应效果减弱,有机圆盘绝缘性能下降,划伤后的铝片毛刺与劣质电刷容易出现尖端放电。
因此,我们在使用和维护中,需要注意:
①用含铜量高的紫铜丝置换现有起电机的劣质电刷材料,且铜丝数量应该让电刷能够与铝片做到面接触。
②使用前应清洁起电盘、电刷和铝片等部件。若电刷质量无误,则起电机不能起电最常见的问题是电刷方向。由于连接驱动轮的轴中心螺纹和摇柄螺纹已经固定,只有当顺时针摇动摇柄,驱动轮才能持续转动。电刷位置应斜于左上方和右下方,与竖直线约成45°角。正反面电刷互成直角时起电效率最佳。若电刷位置斜于右上方和左下方,摇动摇柄时,同一集电梳的两侧尖端收集异种电荷,将被中和,放电叉上没有电荷。起电机操作中起电效果并非转动得越快越好,而是应该平稳而匀速地转动,保证两片有机玻璃间隙均匀。若过快转动起电盘,还会影响电刷与铝片的接触,以及静电感应作用,起电效果反而不好。
最简单的静电发电机相当于一只起电盘(见图3)。这种起电盘由一个带有绝缘柄H的金属片D和硬橡皮板R组成。在用皮毛摩擦橡皮板使之带负电荷之后,将金属片D放在橡皮板R上。由于橡皮板的表面不可能加工得绝对平整,金属片与橡皮板的接触面之间始终存在着一定的空隙。这时金属片的下表面将感应出正电荷,而上表面则感应出等量的负电荷。用金属导体将金属片接地,释放掉金属片上的电子,然后去除接地线,同时用绝缘柄将金属片抬离橡皮板,此时金属片上只有正电荷,这些正电荷可以用收集器加以收集。如果重复上述充电过程,就可以在收集器上获得大量正电荷,产生相当高的电压。
静电仪器的绝缘性是与材料清洁度及周围环境密切相关的。使用前应对起电机进行清洁。用于擦拭起电盘的布必须是清洁干燥不易脱落纤维的柔性布,因为粘附在起电盘上的纤维会直接向空中漏电。遇有不易擦拭掉的污垢时,可以在擦布上蘸些酒精再擦。要用清洁的毛刷除去起电机上电刷上面的灰尘,注意掉落的毛丝不可留在仪器上以免造成漏电,并及时清除电刷上的氧化层。使用完毕要放松传动皮带,以免长期绷紧加速皮带老化。使用起电机时切忌用汗手或脏手接触仪器。操作时双手尽可能远离导体一端,避免正对着起电机呼气,因为人体呼出的水汽凝附在起电机表面也会妨碍实验的正常进行。冬天使用起电机做实验时,寒冷的室外进入暖和教室内,满室学生呼出的热气也会使实验失败。补救的方法是把仪器预先烘热后带进教室。当起电机完好、操作规范但仍不能起电时,是因为所有铝片没有带上初始电荷。这时可以用摩擦过的橡胶棒等使起电盘上的某些铝片带电即可以正常使用。同理,使用完毕后,为了安全,往往将两个放电球接触,以使正负电荷中和。这时要注意,两放电球接触后不能再转动摇柄,以免两起电盘上所有铝片正负电荷完全中和,干扰下次起电。配发的起电机在整机设计、材料选取和制作工艺上也存在不少问题。比如,底座和支架材料单薄、不够坚固,摇动驱动轮时仪器就会出现摇晃,两片起电盘无法保持合适均匀的间隙,甚至两个起电盘转动中会不断擦碰。轮轴都由塑料制品制成,表面十分光滑,传动皮带常常会在轮轴上打滑,导致两起电盘转动不均匀,或出现一盘转一盘停滞等现象。上述故障都会严重影响起电效果甚至不出现电火花。这就需要我们对仪器整机的结构、材料和工艺做适当的加固、打磨等改进性工作,以发挥它的最大效用。