靜電演示實驗疑難探析

1、靜電演示實驗疑難探析摘 要：本課題針對靜電演示實驗中存在的疑難問題進行探討，總結(jié)得出實驗成功的因素從而采取措施，達到實驗成功的目的。論文關鍵詞： 靜電； 摩擦起電； 儀器； 環(huán)境； 絕緣材料靜電演示實驗是物理教師感到最難做的物理實驗之一，有時在實驗準備時能做成功，一上臺就莫名其妙地不靈了。因此，一些老師很怕做靜電演示實驗，特別是在天氣不好的陰雨天氣。影響靜電實驗成敗的因素頗多，儀器、材料、天氣、操作、清潔等。討論這些因素作用，對每一實驗方法及儀器結(jié)構(gòu)和原理解釋，不能在具體的實驗條件下發(fā)現(xiàn)問題的癥結(jié)，這時采取有效措施使實驗得以成功。一、 靜電儀器結(jié)構(gòu)原理要正確有效地使用儀器，使用者對儀器的結(jié)構(gòu)、

2、原理必須有正確的理解?，F(xiàn)行課本中靜電儀器主要是驗電器。驗電器的結(jié)構(gòu)不復雜，原理也不難理解，但也有不少人對它缺乏真正理解。例如，在懷疑驗電器漏電時，常常有人會將絕緣塊墊在驗電器的底座下面，以為電荷是從底座漏到地上了。實際上，這樣做對防止驗電器漏電是一點作用也沒有的。這是因為驗電器之所以能檢驗電荷是因為導電桿和可以轉(zhuǎn)動的指針是連通的，當導電桿帶電后，指針也會帶同種性質(zhì)的電荷。同種電荷之間相互排斥而使指針偏轉(zhuǎn)一定的角度，從而反應出帶電情況。驗電器的漏電實際上是導電桿上的電荷漏至驗電器的外殼，而外殼連底座是可以接地的，把底座和地絕緣開并不能阻止導電桿的電荷漏到外殼上來，則將極大地影響驗電器的偏轉(zhuǎn)。因為

3、在靜電平衡時，導體的電荷只分布于其外表面。在導電桿與外殼導通的情況下，導電桿、指針及外殼成為一個導體，而指針及導電桿的殼內(nèi)部分處于整個導體內(nèi)部，將得不到電荷，指針因此不會產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，在驗電器底座下加上絕緣座也只能完全是徒勞的。因此，防止這類驗電器漏電的正確方法是設法保持導電桿和外殼之間的高度絕緣。二、靜電的特點及其所導致的漏電問題靜電即相對靜止不動的電荷，通常指因不同物體之間相互摩擦而產(chǎn)生的在物體表面所帶的正負電荷。當一個物體帶有一定量的正電荷或負電荷時，可以稱其帶靜電，靜電是一種相對的稱謂。因為在許多情況下，靜電經(jīng)過一段時間會慢慢減少，這段時間的長段與物體的電阻有關。實際應用中的兩個極端的例子

4、是塑料和金屬，一般來說，塑料的電阻非常高，因此塑料能長時間保持靜電，而金屬的電阻低，接地的金屬帶電時間極短。靜電通常用伏特表示，雖然220伏交流電源是危險的，但100kv的靜電是很普通的。物體中的電壓由兩個因素決定：物體的帶電量和物體的電容?？梢杂煤唵蔚年P系式表示，即Q=CV，其中Q代表電量，V代表電壓，C代表物體的電容。如果給定物體的電量，那么電容越低，則電壓越高，反之亦然。塑料一般來說電容非常低，因此，很少的電量就可以產(chǎn)生很高的電壓。相反，金屬的電容非常高，因此較多的電量只產(chǎn)生較低的電壓。教育論文這就是在實際應用中，使用塑料產(chǎn)生的靜電問題更加令人重視的原因，高電壓會吸引塵土，導致操作員受點

5、擊或?qū)е挛矬w現(xiàn)狀改變。靜電的高電壓、微電量使得靜電電荷很容易漏，且常常是一漏就光。這種情況在天氣潮濕時尤為突出，為什么會這樣呢？人們自然會想到潮濕的空氣絕緣性差，靜電電荷自然容易通過暴露于空氣中的帶電部分而漏掉。這就使不少老師只有在空氣干燥時才敢在課堂上做靜電演示實驗。實際上這是沒有把握漏電的關鍵所致，因為常見的漏電實際上主要是由于材料的絕緣性能不好引起的。這里特別要指出的是，對于靜電來說，在低壓情況下我們熟悉的不少絕緣體，如硬紙板、干木棒、塑料電線甚至玻璃棒、橡膠棒都是不可靠的絕緣體。在空氣潮濕、材料老化變性或表面不甚清潔時更是如此。課本中介紹的用絲綢摩擦玻璃棒和用毛皮摩擦橡膠棒的起電方法之所以效果不佳，原因不是用這些材料摩擦時不能起電，而是玻璃棒和