靜電實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、靜電實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告0710130947 張臣2010年5月19日【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹縆掌握靜電的特點(diǎn)，分析靜電演示實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。2、掌握靜電學(xué)的主要實(shí)驗(yàn)的演示方法；掌握韋氏起電機(jī)和范徳格拉夫起電機(jī)的 構(gòu)造及使用方法。3、加深對(duì)靜電現(xiàn)象及其原理的理解。【實(shí)驗(yàn)器材】靜電計(jì)韋氏起電機(jī)、范德格拉夫起電機(jī)、驗(yàn)電器、驗(yàn)電羽、金屬網(wǎng)、尖形布電器、 平行板電容器、枕形導(dǎo)體、球形導(dǎo)體、起點(diǎn)盤及靜電除塵裝置、絕緣體等?！緝x器介紹】一、驗(yàn)電器驗(yàn)電器是用來檢驗(yàn)物質(zhì)是否帶電的儀器。驗(yàn) 電器的結(jié)構(gòu)如圖1所示：驗(yàn)電器的工作原理是當(dāng)帶電物質(zhì)接觸金屬球 時(shí)，就會(huì)有很少的帶電粒子傳到驗(yàn)電器上面，金屬 箔就會(huì)張開。驗(yàn)電器金屬箔張開的角

2、度和物質(zhì)帶電 量的大小成正比。利用驗(yàn)電器判斷物質(zhì)所帶電量正負(fù)的方法很 簡(jiǎn)單，先將一個(gè)物體與球接觸，再將另一個(gè)物體與球接觸，張角變大表明兩物體帶同種電荷，張角變小或張角先變小后變大表明兩物體帶異號(hào)電荷。二、靜電計(jì)將驗(yàn)電器裝上刻度盤與金屬底座，就構(gòu)成了一個(gè)靜電 計(jì)，靜電計(jì)的示意圖如右圖：靜電計(jì)可以測(cè)量帶點(diǎn)物質(zhì)的電勢(shì)。將帶點(diǎn)物質(zhì)連接到小球 上，顯示的就是對(duì)于地面的電勢(shì)。將兩個(gè)物體分別接于金 屬球和底座，測(cè)得的就是兩物體的電勢(shì)差。三、起電機(jī)1韋氏起電機(jī)韋氏起電機(jī)是實(shí)驗(yàn)室常用的起電機(jī)，示意圖如下：圖2靜電計(jì)10放電桿11菜祝撫12金艮片圖3韋氏起電機(jī)示意圖韋氏起電機(jī)是利用靜電感應(yīng)原理制作的，它靠萊頓瓶積

3、累電荷。當(dāng)積累的電 荷達(dá)到一定的數(shù)量，兩個(gè)金屬球就會(huì)放電。2、范德格拉夫起電機(jī)上部電。半球加班干焊燈圖4范德格拉夫起電機(jī)燈也開龔下期鴕 電勸貝_下B電I上邯集電詼“范德格拉夫起電機(jī)是利用橡膠皮帶將負(fù)電荷從內(nèi)部不斷的運(yùn)送到電極上，使 電機(jī)所帶的電荷越來越多，電勢(shì)也越來越高。理論上，對(duì)地電位可以達(dá)到無窮大?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】實(shí)驗(yàn)一演示感應(yīng)起電1、摩擦起電兩種物質(zhì)相互摩擦，電子在力的作用下會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，兩 個(gè)物體就會(huì)帶異號(hào)電荷。絲綢摩擦玻璃棒，帶正電。毛皮摩擦橡膠棒，帶負(fù)電。帶電玻璃棒接觸驗(yàn)電器，驗(yàn)電器有張角。帶電橡膠棒接觸驗(yàn)電器，張角閉合。 可見兩個(gè)帶異號(hào)電荷。2、感應(yīng)起電將帶電物體靠近

4、導(dǎo)體，由于同性相斥異性相吸，導(dǎo)體幕近帶點(diǎn)物質(zhì)的部分會(huì) 帶異號(hào)電荷，遠(yuǎn)離的部分帶同種電荷。將帶電玻璃棒靠近驗(yàn)電器，驗(yàn)電器有張角，可見感應(yīng)起電。將一個(gè)接地的導(dǎo) 線接觸驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的張角閉合。將導(dǎo)線離開驗(yàn)電器，玻璃棒也遠(yuǎn)離驗(yàn)電器， 驗(yàn)電器乂有張角，表明驗(yàn)電器帶電。接地的導(dǎo)線使驗(yàn)電器上與玻璃棒同號(hào)的電荷 傳到地上，驗(yàn)電器上就只有與玻璃棒異號(hào)的電荷。這時(shí)，拿帶電橡膠棒接觸驗(yàn)電 器，驗(yàn)電器張角閉合。圖6驗(yàn)電羽圖5靜電感應(yīng)演示同理，可用玻璃棒使枕型導(dǎo)體帶電。先接近，測(cè)量枕型導(dǎo)體的兩端，發(fā)現(xiàn)枕 型導(dǎo)體兩端帶異號(hào)電荷，再分開枕型導(dǎo)體，玻璃棒遠(yuǎn)離，用驗(yàn)電器檢驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn) 枕型導(dǎo)體兩半帶等量異號(hào)電荷。3、起電盤感應(yīng)

5、起電用絲綢或毛皮摩擦絕緣盤，就可使絕緣盤帶電。將絕緣盤靠近鋁盤，鋁盤感 應(yīng)起電，用手接觸鋁盤，再放開手，遠(yuǎn)離絕緣板，鋁盤帶電。4、感應(yīng)起電機(jī)起電感應(yīng)起電機(jī)是利用靜電感應(yīng)原理制作的。用范徳格拉夫起電機(jī)做人體帶電實(shí)驗(yàn)，可以使頭發(fā)豎起來，但現(xiàn)象并不十分 明顯，只有一些頭發(fā)的飛揚(yáng)。實(shí)驗(yàn)二演示電場(chǎng)線的形象1、點(diǎn)電荷電場(chǎng)線點(diǎn)電荷電場(chǎng)線是球形發(fā)散的。實(shí)驗(yàn)儀器是圖6所示 的有很多驗(yàn)電羽的金屬桿。將儀器連接到起電機(jī)的一極上，就可以演示，呈發(fā) 散性。2、異號(hào)電荷電場(chǎng)線將兩個(gè)驗(yàn)電羽分別接兩個(gè)電極，即可演示，形狀為中間連通，如圖7。3、同號(hào)電荷電場(chǎng)線同號(hào)電荷電場(chǎng)線同異號(hào)電荷電場(chǎng)線的方法。結(jié)果與理論一致。實(shí)驗(yàn)三 靜電平

6、衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布1、導(dǎo)體電荷分布于外表面由于導(dǎo)體內(nèi)有帶電粒子，導(dǎo)體內(nèi)有場(chǎng)強(qiáng) 就會(huì)引起帶電粒子的移動(dòng)，最終導(dǎo)致導(dǎo)體內(nèi) 部場(chǎng)強(qiáng)為零，電荷只分布于外表面。 用一個(gè)球缺導(dǎo)體和驗(yàn)電器即可完成。將球缺導(dǎo)體與帶電的橡膠棒多次連接， 使球缺導(dǎo)體帶電，用與驗(yàn)電器連接的導(dǎo)線接 觸球缺導(dǎo)的外表面和內(nèi)表面，觀察發(fā)現(xiàn)外表 面有示數(shù)但內(nèi)表面電荷分布面沒有，所以導(dǎo)體電荷分布于外表面。圖8導(dǎo)體表面電荷分布2、電荷分布與曲率有關(guān)電荷分布于曲率有光，曲率越大，電荷 分布越多。用尖形布電器和驗(yàn)電器演示電荷分布與 曲率有關(guān)。將尖形布電器帶電，喲哦那個(gè)不 帶電的金屬棒接觸布電器的柱面和尖端，即 可發(fā)現(xiàn)尖端驗(yàn)電器張開的角度比柱面大。

7、如 圖九圖9電荷分布與曲率關(guān)系3、尖端放電 因?yàn)榧舛怂鶐У碾姾珊芏啵约舛藭?huì)放電。用起電機(jī)給尖形布電器帶電，將蠟燭放于前方，即可發(fā)現(xiàn)蠟燭火焰似乎被風(fēng) 吹向一邊，是尖端放電引起的風(fēng)吹動(dòng)蠟燭火焰的。如圖10即發(fā)生靜電屏蔽。圖4尖端放電4、導(dǎo)體表面是等電勢(shì)面導(dǎo)體的表面有自山電荷，如果表面 不是等電勢(shì)的，自山電荷就會(huì)移動(dòng)，所 以導(dǎo)體表面是等電勢(shì)面。實(shí)驗(yàn)方法是讓尖形布電器帶電，用 一個(gè)導(dǎo)線將靜電計(jì)和尖形布電器連接在 一起，在布電器表面移動(dòng)金屬棒，可以 發(fā)現(xiàn)靜電計(jì)的示數(shù)沒有發(fā)生變化，可見 導(dǎo)體表面是等電勢(shì)面。實(shí)驗(yàn)四靜電屏蔽導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)為零。因?yàn)槿绻须妶?chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)的自由 電子就會(huì)移動(dòng)，

8、最終結(jié)果是使得導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)為零，此即靜電屏蔽。演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，金屬網(wǎng)的內(nèi)不和表面各接一個(gè)驗(yàn)電羽，發(fā)現(xiàn)外面的驗(yàn)電羽張開 而里面的沒有張開，實(shí)驗(yàn)五 平行板電容器的電容 平行板電容器的公式為:C為平行板電容器的電容，為介電常數(shù)，S為平行板的面積，d為平行板之 間的距離，Q為平行板電容器的帶電量，U為平行板的電勢(shì)差。實(shí)驗(yàn)裝置:圖6靜電除塵1、帶電量Q與電勢(shì)差U的關(guān)系保持S與d不變，給1板增加電荷，靜電計(jì)示數(shù)增加，可見Q變大，U也變 大。2、C與d的關(guān)系保持S、Q不變，減少兩板的距離，靜電計(jì)示數(shù)增加，可見U變小，即C變 大，即C隨d的減小而變大。3、C與S的關(guān)系保持d、Q不變，減少兩板的相對(duì)面積，靜電計(jì)示數(shù)減少，可見U變大，即