中學(xué)靜電試驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題

中學(xué)靜電實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題中學(xué)靜電實(shí)驗(yàn)中使用的靜電儀器，一般是在高電壓（104伏數(shù)量級(jí)）、微電量（10－8庫(kù)數(shù)量級(jí)）的狀況下工作。中學(xué)靜電實(shí)驗(yàn)中最常使用的高壓靜電源──感應(yīng)起電機(jī)，以24釐米（起電圓盤(pán)直徑）J－DJI型為例，在溫度不超過(guò)40℃、相對(duì)濕度小於80％的條件下，靜電感應(yīng)電壓可達(dá)4～6萬(wàn)伏，而電量只有6～10微庫(kù)。用玻璃棒、橡膠棒分別與絲綢和毛皮摩擦也可以產(chǎn)生上千伏的電壓，其電量的庫(kù)侖數(shù)隻在10－9～10－7數(shù)量級(jí)。靜電實(shí)驗(yàn)只能在一定的條件下才能成功，其成敗的關(guān)鍵在於“絕緣”、“環(huán)境”、“實(shí)驗(yàn)方法”三個(gè)方面。疏忽了其中一條，實(shí)驗(yàn)也要失敗。絕緣靜電實(shí)驗(yàn)的首要問(wèn)題是絕緣材料的選擇。絕緣材料不僅要有較高的絕緣電阻，還要考慮它的化學(xué)穩(wěn)定性、吸濕性、與灰塵油污的粘附力、機(jī)械強(qiáng)度等。目前最理想的絕緣材料是有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）。它的主要性能是加熱收縮率1．2～1．8％；吸水率0．3～0．4％；硬度200～240牛／釐米2；耐電壓每毫米厚耐電壓2萬(wàn)伏以上；表面比電阻大於1014歐。靜電儀器各絕緣部分應(yīng)儘量用有機(jī)玻璃。實(shí)驗(yàn)中在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上鋪一塊清潔的有機(jī)玻璃，也可大大提高實(shí)驗(yàn)成功率。硬橡膠、玻璃等表面對(duì)水的親和力較強(qiáng)，就很難在任何環(huán)境保持良好的絕緣性能。此外，儀器表面的灰塵，纖維物以及汗?jié)n等都可能造成表面電荷直接從此通過(guò)而漏電。因此，儀器各帶電導(dǎo)體的表面要光潔圓滑，避免有尖銳棱角或尖端，以及防止長(zhǎng)期擱置和保養(yǎng)不好造成金屬表面銹蝕和鍍層脫落。環(huán)境中學(xué)靜電實(shí)驗(yàn)，均在教室和實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。由於靜電實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)，所以環(huán)境──特別是環(huán)境的溫度也就成為進(jìn)行靜電實(shí)驗(yàn)的重要條件。水分子（以及空氣中由於宇宙射線、紫外線等產(chǎn)生的若干離子）附著在絕緣物表面上，會(huì)使絕緣性能大大降低，形成帶電體在空氣中自然漏電，而這種現(xiàn)象對(duì)某些親水性物質(zhì)尤為明顯。如玻璃從相對(duì)濕度50％的環(huán)境移到相對(duì)濕度80％的環(huán)境中，其表面比是電阻下降為原來(lái)的1／7500。另外，在通常情況下，濕度與溫度有聯(lián)繫：氣溫越高，蒸發(fā)越多，空氣中的飽和水汽密度越大，這也是我們常常發(fā)現(xiàn)靜電實(shí)驗(yàn)在冬季較夏季效果為好的原因之一。許多人還有這樣的經(jīng)驗(yàn)，在預(yù)備室中準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)效果很好，但儀器在教室放置相當(dāng)時(shí)間後效果就不好了，這是因?yàn)樽鴿M學(xué)生的教室如果沒(méi)有良好的通風(fēng)，室內(nèi)相對(duì)濕度較高。實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)與起電機(jī)、感應(yīng)圈等高壓電源儘量遠(yuǎn)離，因?yàn)檫@些高壓電源在放電過(guò)程中，使空氣電離加劇，造成過(guò)量電子或離子飛向帶電體，導(dǎo)致儀器嚴(yán)重漏電，影響實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行。此外，冬季室內(nèi)有火爐或剛剛進(jìn)行過(guò)有火焰的其他實(shí)驗(yàn)時(shí)，要及時(shí)通風(fēng)排氣，因?yàn)槿紵龝?huì)使空氣電離和產(chǎn)生大量塵埃。實(shí)驗(yàn)方法選擇好的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)靜電實(shí)驗(yàn)也極為重要，例如，摩擦起電，首先要保持起電物的乾燥、清潔和光滑；第二，在摩擦過(guò)程中，要壓緊並儘量使各部分受力均勻（增大接觸面積），最後抽出棒時(shí)，要迅速並稍微相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一下；第三，為把起電棒上的電荷儘量多地傳遞到其他物體，如驗(yàn)電器上，必須讓起電棒從後向前緩緩?fù)埔苼K同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。再如，帶電體的連接，不要採(cǎi)用普通的塑膠線、紗包或絲包線，儘量用有絕緣手柄的連接桿或放電叉，也可用漆包線，裸銅線或金屬鏈條等懸空連接，要注意防止尖端和附著的塵埃、纖維等造成的放電。做靜電實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意身體不要與儀器靠得太近或?qū)χ鴥x器呼吸。《教學(xué)參考資料》初中物理第二冊(cè)如何做好中學(xué)物理的靜電教學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)物理靜電實(shí)驗(yàn)一般包括二類(lèi)：一類(lèi)是所謂的摩擦起電，一類(lèi)是應(yīng)用高壓靜電源（主要是感應(yīng)起電機(jī)）所做的各種實(shí)驗(yàn)。它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是“高電壓，微電量”，用玻璃棒、橡膠棒分別與絲綢和毛皮摩擦，可產(chǎn)生上千伏電勢(shì)，其電量的庫(kù)侖值卻只有 10-9—10-3數(shù)量級(jí)。而感應(yīng)起電機(jī)，在適宜的溫度和相對(duì)濕度下，可產(chǎn)生4—6萬(wàn)伏電壓，電量卻只有約10*10-6C。由於靜電實(shí)驗(yàn)具有上述特點(diǎn),因此,“絕緣”、“環(huán)境條件”、“實(shí)驗(yàn)裝置與方法”是靜電實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。一、絕緣是靜電實(shí)驗(yàn)首要考慮的問(wèn)題。從理論上講，任何倆種不同質(zhì)的物體相互接觸摩擦都會(huì)有靜電產(chǎn)生，但實(shí)際上只有體電阻率大於 1010Ω*CM，表面電阻率大於 109Ω的絕緣體才能積累靜電荷，並阻止電流通過(guò)。在靜電實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，儀器及其裝置往往是在高電壓、低電量的狀況下工作，極容易通過(guò)空氣、絕緣體內(nèi)部及其表面三條路經(jīng)將電荷洩露，而且是一漏即“完”。所以絕緣是靜電實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。目前，較理想的絕緣材料是有機(jī)玻璃，它的主要性能如下：加熱收縮率12—18%、吸水率0.3—0.4%、硬度20—24kg/cm2，耐電壓為每毫米厚耐壓20000伏以上，表面電阻1014Ω，體積比電阻1015Ω。一般靜電實(shí)驗(yàn)裝置，應(yīng)盡可能用有機(jī)玻璃進(jìn)行絕緣處理，在教學(xué)中，如將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上鋪一張有機(jī)玻璃板，可以大大增加實(shí)驗(yàn)的成功率。二、環(huán)境與條件。溫度、濕度及電場(chǎng)數(shù)值是保證靜電實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的重要前提。靜電實(shí)驗(yàn)不同於其他教學(xué)實(shí)驗(yàn)，環(huán)境與條件乃是影響其效果和成敗的直接因素。由於空氣中存在的離子和電子等帶電粒子的相互撞擊與帶電體電荷的複合以及空氣中因放電而產(chǎn)生的大量帶電粒子與絕緣體上所帶電荷的中和。使空氣成為帶電體表面電荷洩露的一條主管道。同時(shí)，如果環(huán)境的溫度、濕度不宜，就會(huì)有過(guò)多的水分子與空氣中的宇宙射線和紫外線等產(chǎn)生的離子附著在絕緣體的表面上，導(dǎo)致其絕緣性能的大大降低，造成電荷的自然洩漏。經(jīng)驗(yàn)證明，一般的靜電實(shí)驗(yàn)應(yīng)在溫度不高於40C、相對(duì)濕度不大於70%的環(huán)境裏進(jìn)行為宜，這是因?yàn)橐话愕慕^源物體表面，在相對(duì)濕度達(dá)到60%以上時(shí)，就容易吸附空氣中的水分子在其表面形成“水膜”，水膜中的大量帶電載流子（或離子）在介面移動(dòng)（或擴(kuò)散），造成絕源體表面的電荷洩漏。在通常環(huán)境下，濕度和溫度有相互的聯(lián)繫，氣溫越高，濕度就越大，既空氣中飽和水汽的密度就越大，泄電的機(jī)會(huì)就越多。靜電實(shí)驗(yàn)冬季較夏季的效果好原因就在於此，此外，一個(gè)坐滿學(xué)生的教室，如果沒(méi)有良好的通風(fēng)，室內(nèi)相對(duì)濕度較大，也可導(dǎo)致儀器絕緣電阻下降，影響了實(shí)驗(yàn)效果。在溫度、濕度適宜的環(huán)境條件下，靜電電荷可以在性能良好的絕緣介質(zhì)上長(zhǎng)期滯留，但是，電賀所產(chǎn)生的電場(chǎng)如果超過(guò)某一數(shù)值，絕緣就會(huì)遭到破壞，使靜電荷迅速?zèng)?，一般氣體的破壞場(chǎng)強(qiáng)較固體或液體為小，所以氣體中容易產(chǎn)生放電，這一點(diǎn)是做靜電實(shí)驗(yàn)時(shí)必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。三、實(shí)驗(yàn)裝置與方法—實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)以及正確的操作方法對(duì)靜電實(shí)驗(yàn)成敗也極為重要。以磨擦起電為例，一般來(lái)說(shuō)，兩個(gè)物體相互摩擦或者接觸時(shí)，其中一個(gè)物體失去一些電子，其體內(nèi)的正電荷多於負(fù)電荷，表現(xiàn)為帶正電，而另一個(gè)物體則獲得一些電子，其體內(nèi)的負(fù)電荷總數(shù)多於正電荷，表現(xiàn)為帶負(fù)電，這種正負(fù)電荷分離與轉(zhuǎn)移的過(guò)程，又由於其物質(zhì)種類(lèi)不同而帶電極性和帶電量大小也不同，而且又和物資的純度、表面狀態(tài)、摩擦力大小等一系列條件有關(guān)。所以，在進(jìn)行摩擦起電實(shí)驗(yàn)時(shí)，還必須保持足夠的接觸壓力、接觸面積和接觸時(shí)間。我們?cè)谟孟鹉z棒與毛皮摩擦產(chǎn)生電荷時(shí)，在摩擦過(guò)程中，應(yīng)壓緊並儘量使各部位受力均勻，然後迅速抽出，在移送電荷過(guò)程中，必須緩緩平移並同時(shí)移動(dòng)。設(shè)計(jì)靜電實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，在儀器位置、測(cè)試距離、帶電體連接、相互絕源以及操作者的方位等方面都必須有嚴(yán)格的要求，一般被測(cè)帶電體要安置在絕緣性能較好的支架上，帶電體的連接一般用螺旋型導(dǎo)線（漆包線、裸銅線或金屬鏈條等）懸空連接或用專(zhuān)用的連接桿及放電叉。綜上所述，中學(xué)物理常規(guī)的靜電教學(xué)實(shí)驗(yàn)，只要認(rèn)真搞好實(shí)驗(yàn)儀器的絕緣，並注意環(huán)境條件以及實(shí)施正確的裝置和操作方法，均可獲得比較滿意的效果。我國(guó)靜電科研概況經(jīng)典靜電學(xué)史與現(xiàn)代靜電技術(shù) （續(xù)）佛蘭克林發(fā)現(xiàn)尖端是最易“吸引”電。他在房頂上豎立一根尖桿來(lái)試驗(yàn)空氣和雲(yún)的帶電極性和特徵。他能利用尖桿和萊頓瓶收集電荷。他的這個(gè)實(shí)驗(yàn)使他得到了一個(gè)偶然的收穫,他發(fā)現(xiàn)了尖桿接地後能防止雷擊。他還做了有名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)。有人會(huì)認(rèn)為他在雷雨天氣放風(fēng)箏是很愚蠢的, 而事實(shí)上是他在 1752年的一天做實(shí)驗(yàn)時(shí)雷雨正要來(lái)臨 。他在風(fēng)箏上固定一根金屬線,以便從雷雲(yún)中獲取更多的電,雨淋濕了連結(jié)風(fēng)箏的細(xì)線,而這細(xì)線的一端連在萊頓瓶的一端,當(dāng)雷雨來(lái)臨時(shí),萊頓瓶上不斷產(chǎn)生火花。他知道這種實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性,並採(cǎi)取了合適的安全措施。他用絲綢線連結(jié)到放風(fēng)箏的細(xì)線上,用手拿著絲綢線而不是放風(fēng)箏的線,並把萊頓瓶接在連接絲綢線的前端,人必須站在室內(nèi)使得絲綢線不被淋濕。可是一德國(guó)科學(xué)家GerogWilhehRichman(1711-1753)在做類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)時(shí)被電死,他的助手也被電暈。JohnClanton(1718-1772)受佛蘭克林研究工作的啟發(fā),在1753年發(fā)現(xiàn)了帶電體會(huì)使接近它的金屬體的電荷遷移。即未帶電的導(dǎo)體接近帶電體時(shí),靠近帶電體這端帶的電荷與帶電體的電荷的極性相反，而另一端帶的電荷與帶電體的電荷的極性相同。1775年伏特（AlessandroVolta，1745-1827，義大利物理學(xué)家）發(fā)明了靜電感應(yīng)起電盤(pán),他利用靜電感應(yīng)起電盤(pán)能使導(dǎo)體產(chǎn)生很高電壓的靜電。法拉第（MichaelFaraday，1791-1867,英國(guó)人）是位偉大的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家之一。他的研究覆蓋了許多領(lǐng)域如化學(xué)、物理和電學(xué)。他引入了帶電體周?chē)娏€的概念。他的一個(gè)很有趣的實(shí)驗(yàn)是法拉第籠實(shí)驗(yàn)。他坐在金屬籠內(nèi),當(dāng)籠外發(fā)生強(qiáng)大的靜電放電時(shí),他並未感到任何電擊並且驗(yàn)電器也無(wú)任何顯示。他的另一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)是法拉第桶(Faradayice-pail)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)一帶電體接觸金屬桶的內(nèi)壁時(shí),電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到桶的外表面,這種現(xiàn)象的發(fā)生與桶外是否存在電荷無(wú)關(guān)。最早提出電力平方反比定律的是普利斯特利（Priestley,1737-1804,英國(guó)人）。普利斯特利的友好佛蘭克林曾觀察到放在金屬杯中的軟木小球完全不受金屬杯上電荷的影響,他把這現(xiàn)象告訴了普利斯特利,希望他重做此實(shí)驗(yàn)。1766年,普利斯特利做了佛蘭克林提出的實(shí)驗(yàn),他使空腔金屬容器帶電,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)表面沒(méi)有電荷,而且金屬容器對(duì)放於其內(nèi)部的電荷明顯地沒(méi)有作用力。他立刻想到這一現(xiàn)象與萬(wàn)有引力的情況非常相似。因此他猜想電力與萬(wàn)有引力有相同的規(guī)律,即兩個(gè)電荷間的作用力應(yīng)與他們之間距離的平方成反比。在1767年普利斯特利寫(xiě)了一本《電的歷史和現(xiàn)狀》。1769年, 愛(ài)丁堡的JohnRobison 首先用直接測(cè)量方法確定電力的定律 , 他得到兩個(gè)同號(hào)電荷的排斥力與其距離的 2.06次方成反比。他推斷正確的電力定律是平方反比律 , 他的研究結(jié)果是多年之後(1801年)發(fā)表才為人所知。1772年英國(guó)物理學(xué)家 Cavendish 遵循普利斯特利的思想以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電力平方反比定律。他將一個(gè)金屬球形容器固定在一絕緣支柱上。用玻璃棒將兩個(gè)金屬半球固定在鉸鏈於同一軸的兩個(gè)木制框架, 使這兩個(gè)半球構(gòu)成與球形容器同心的絕緣導(dǎo)體球殼。用一根短導(dǎo)線連接球形容器和兩個(gè)半球, 利用一根系於短導(dǎo)線上的絲線來(lái)移動(dòng)導(dǎo)線。 Cavendish先用短導(dǎo)線使球形容器與兩半球相連。用萊頓瓶使兩半球帶電 , 萊頓瓶的電位可事先測(cè)定 , 隨後通過(guò)絲線將短導(dǎo)線抽去。再將兩半球移開(kāi) , 並使之放電。然後用當(dāng)時(shí)最準(zhǔn)確的木髓球靜電計(jì)檢測(cè)球形容器上的帶電狀態(tài)。靜電計(jì)並未檢測(cè)到球形容器上有任何帶電的跡象。他用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的方法得出電力與距離成反比的方次與2的差值不大於0.02。Cavendish的實(shí)驗(yàn)得出的定量結(jié)果與十三年後(1785年)庫(kù)侖（CharleAugustinedeCoulomb，1736-1806）用扭秤直接測(cè)量所得的結(jié)果的準(zhǔn)確度相當(dāng)，但他的研究成果都沒(méi)有發(fā)表。是一百年後Maxwell整理的大量手稿時(shí)才將上述結(jié)果公諸於世的。

Cavendish最為著名的是法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵龅难芯抗ぷ?。?kù)侖曾從事毛髮和金屬絲扭轉(zhuǎn)彈性的研究,這導(dǎo)致他在1777年發(fā)明了後來(lái)被稱(chēng)為庫(kù)侖秤的扭轉(zhuǎn)天平或扭秤。1784年庫(kù)侖發(fā)表論文,介紹他發(fā)現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)力與線材直徑、長(zhǎng)度、扭轉(zhuǎn)角度以及與線材物理特性有關(guān)的常數(shù)之間的關(guān)係，還介紹了用扭秤測(cè)量各種弱力的方法。同年，庫(kù)侖回應(yīng)法國(guó)科學(xué)院有賞徵集研究船用羅盤(pán)，他的科學(xué)生涯開(kāi)始從工程、建築轉(zhuǎn)向電、磁的研究。1785年庫(kù)侖設(shè)計(jì)製作了一臺(tái)精確的扭秤,用扭秤實(shí)驗(yàn)證明了同號(hào)電荷的斥力遵從平方反比律,用振盪法證明異號(hào)電荷的吸引力也遵從平方反比定律。他的實(shí)驗(yàn)誤差偏離平方為4×10－2。庫(kù)侖的研究工作得到了普遍的承認(rèn),而平方反比定律也就以庫(kù)侖的名字來(lái)命名了。LuigiGalvani(1737-1798,Bologna 大學(xué)教授)發(fā)現(xiàn)了一種不用摩擦就能產(chǎn)生的電。他觀察到摩擦起電會(huì)使青蛙腿抽搐 ,在青蛙身上試驗(yàn)時(shí)抽搐得更利害。在 1786年的一個(gè)颳風(fēng)的一天,當(dāng)他用銅鉤懸掛青蛙置於窗外時(shí) ,他偶然發(fā)現(xiàn)只要風(fēng)吹得青蛙觸及鐵柱時(shí) ,青蛙也抽搐,他認(rèn)為這種現(xiàn)象與把青蛙連到靜電起電機(jī)上的情形相似 ,但這時(shí)沒(méi)有靜電源存在。Galvani 把青蛙腿放在鐵鍋中, 然後用銅線觸及青蛙腿的神經(jīng) , 發(fā)現(xiàn)青蛙腿抽搐, 當(dāng)用鐵絲觸及青蛙的神經(jīng)時(shí)不會(huì)發(fā)生抽搐。當(dāng)他試驗(yàn)了多種金屬材料之後,他發(fā)現(xiàn)兩種不同的金屬接觸青蛙時(shí)會(huì)發(fā)生抽搐。Galvanic把它稱(chēng)為“生物電”，現(xiàn)在人們都知道當(dāng)兩種不同的金屬接觸後會(huì)產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象叫Galvanic現(xiàn)象或接觸電勢(shì)。伏特在1799年仔細(xì)研究了Galvanic現(xiàn)象之後,認(rèn)為青蛙腿的抽搐不過(guò)是對(duì)於電流的靈敏反應(yīng),而肌肉提供了一定的溶液,因此電流產(chǎn)生的先決條件是兩種不同金屬插在某種溶液中並構(gòu)成回路。他在1800年用鋅板和銅板插入一瓶稀酸中做成了第一個(gè)電池池。他把電池串聯(lián)起來(lái)做成了一個(gè)電流更強(qiáng)的伏打電堆 (Voltaicpile)是以他的名字命名的。

,這種電池叫伏打電。電壓的單位伏特就在電池發(fā)明之後，人們可以獲得連續(xù)的電流，這導(dǎo)致許多的新發(fā)現(xiàn)。在這以前在科學(xué)界仍然普遍認(rèn)為電與磁相互毫無(wú)關(guān)係。 1820年7月Oersted向科學(xué)界宣佈了他發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，打開(kāi)了電應(yīng)用的新領(lǐng)域。1820年9月安培發(fā)現(xiàn)了圓電流對(duì)磁鍼的作用 。1820年10月Biot和Savart發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)直電流導(dǎo)線對(duì)磁極的作用正比於1/r。1821年安培提出分子電流假說(shuō)。1822年ThomasJohannSeebeck發(fā)現(xiàn)只要牢固地連接銅線和一根別的金屬(鉍)線的兩端,並維持兩個(gè)接頭於不同的溫度,也可獲得微弱的電流,這就是溫差電效應(yīng)。1831年Faraday發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1833年Faraday證明摩擦起電和Volta電池產(chǎn)生的電相同。1874劍橋的物理教授年Maxwell(JamesClerkMaxwell,1831-1879,蘇格蘭人)建立了電磁場(chǎng)方程組。Maxwell推論電磁的相互作用以波的形式傳播並預(yù)言光是電磁波。1888年HeinrichHertz證實(shí)了Maxwell的推論和預(yù)言,從而開(kāi)闢了電磁學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域──無(wú)線電技術(shù)。到十九世紀(jì)末,電磁學(xué)已發(fā)展成為經(jīng)典物理學(xué)中相當(dāng)完善的一個(gè)分支。電磁學(xué)滲透到物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,電工技術(shù)、電子技術(shù)等得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。從此，改變了人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)和生活方式。4.現(xiàn)代靜電技術(shù)的建立在二十世紀(jì)初，靜電學(xué)也從從實(shí)驗(yàn)和科學(xué)階段走向?qū)嶋H應(yīng)用的階段。但是應(yīng)用面較窄，僅在靜電除塵方面有些應(yīng)用。雖然 1824年Hohlfeld 第一次演示了靜電收塵實(shí)驗(yàn)。但 1907年FrederikG.Cottrell 才製造了世界上第一臺(tái)實(shí)際應(yīng)用的靜電除塵器用於捕集硫酸酸霧。靜電除塵器在控制酸霧排放的成功，迅速導(dǎo)致其在其他工業(yè)煙塵污染源中的應(yīng)用。1922年VandeGraff發(fā)明了實(shí)用的靜電起電機(jī)。1923年DetroitEdison公司安裝了第一臺(tái)靜電除塵器。從此，靜電除塵、靜電噴塗、靜電分離、靜電複印等取得了一定的地位。為現(xiàn)代靜電技術(shù)的建立奠定了基礎(chǔ)。在二十世紀(jì)中期，隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展以及高分子材料的迅速推廣應(yīng)用,一方面，一些電阻率很高的高分子材料如塑膠,橡膠等的製品的廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程的高速化,使得靜電能積累到很高的程度,另一方面，靜電敏感材料的生產(chǎn)和使用,如輕質(zhì)油品,火藥,固態(tài)電子器件等,工礦企業(yè)部門(mén)受靜電的危害也越來(lái)越突出,靜電危害造成了相當(dāng)嚴(yán)重的後果和損失。它曾使得它造成電子工業(yè)年損失達(dá)上百億美元，這還不包括潛在的損失。在航太工業(yè)，靜電放電造成火箭和衛(wèi)星發(fā)射失敗，干擾航太飛行器的運(yùn)行。在石化工業(yè)，美國(guó)從1960年到1975年由於靜電引起的火災(zāi)爆炸事故達(dá)116起。1969年底在不到一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)荷蘭、挪威、英國(guó)三艘20萬(wàn)噸超級(jí)油輪洗艙時(shí)產(chǎn)生的靜電引起相繼發(fā)生爆炸以後引起了世界科學(xué)家對(duì)靜電防護(hù)的關(guān)注。我國(guó)近年來(lái)在石化企業(yè)曾發(fā)生30多起較大的靜電事故,其中損失達(dá)百萬(wàn)元以上的有數(shù)起。例如上海某石化公司的2000米3甲苯罐,山東某石化公司的膠渣罐,撫順某石化公司的航煤罐等都因靜電造成了嚴(yán)重火災(zāi)爆炸事故。二次世界大戰(zhàn)後許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都建立了許多靜電科研機(jī)構(gòu)從事靜電研究。5.我國(guó)靜電科研概況60 ,斷了，到 70年代～80年代國(guó)內(nèi)有 北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所 、北京理工大學(xué) 、石化總公司、復(fù)旦大學(xué)等開(kāi)展了較為系統(tǒng)和深入的靜電研究工作特別是對(duì)石油靜電防護(hù)進(jìn)行了大量而深入的研究。從 80年代開(kāi)始以來(lái) , 我國(guó)的靜電研究發(fā)展極為迅速。 1981年成立了中國(guó)物理學(xué)會(huì)靜電專(zhuān)業(yè)委員會(huì)並召開(kāi)了第一次全國(guó)靜電學(xué)術(shù)會(huì)議 ,全國(guó)性的和各地方的靜電學(xué)術(shù)會(huì)議不斷召開(kāi)， 靜電研究和應(yīng)用的範(fàn)圍也越來(lái)越廣 ,科研隊(duì)伍不斷壯大, 靜電技術(shù)日益受到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和全國(guó)科技工作者的重視， 1988年、1990年和1993年在我國(guó)北京 ,1997年在上海分別舉辦了多次國(guó)際性的靜電學(xué)術(shù)會(huì)議。石油化工行業(yè)靜電危害防護(hù)與測(cè)量在石油及油品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，如貯運(yùn)油品的油庫(kù)、油罐、輸油管道、油輪及油槽等場(chǎng)所，特別是輕質(zhì)油品，如煤油、汽油，因其電阻率較高，更易積聚電荷，產(chǎn)生火花，發(fā)生 靜電災(zāi)害事故。我國(guó)的靜電防護(hù)研究最早就是從研究石油化工靜電開(kāi)始的，在 70年代～80年我國(guó)的石油迅速發(fā)展,在70年代～80年代對(duì)石油化工靜電開(kāi)展了較為系統(tǒng)和深入的靜電研究，進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究。 (GB6951標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明“1972年北京勞保所和瀋陽(yáng)消防所，曾在汽車(chē)罐車(chē)裝油靜電...”)在70年代中期以後對(duì)國(guó)內(nèi)百餘家大中型石化企業(yè)進(jìn)行防靜電治理 ，進(jìn)行了大量的靜電理論研究與實(shí)驗(yàn)，取得了良好的社會(huì)效益。 1978年恢復(fù)高考後國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)首批招收安全專(zhuān)業(yè)碩士研究生。在國(guó)內(nèi)首先研製出 防靜電鞋與防靜電服以及配套的靜電測(cè)量?jī)x器：如電導(dǎo)率儀、防爆靜電電壓表等，為制定我國(guó)一系列防靜電國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。在國(guó)內(nèi)第 1個(gè)研製出防靜電鞋和防靜電服，第 1個(gè)研製出靜電電壓表、電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，第 1個(gè)研製出靜電消電器，... 等一系列靜電測(cè)量?jī)x器。 企業(yè)靜電危害防護(hù)與整改服務(wù) 。在80年代～90年代制定我國(guó)的一系列防靜電國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB4386-84《防靜電膠底鞋、導(dǎo)電膠底鞋電阻值測(cè)量方法》、GB4385-84《防靜電膠底鞋、導(dǎo)電膠底鞋安全技術(shù)條件》、GB6950-86《輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率》、GB6539-86《輕質(zhì)石油產(chǎn)品電導(dǎo)率測(cè)定法》、GB6951-86《輕質(zhì)油品裝油安全油面電位值》、GB12014-89《防靜電工作服》GB12158-90《防止靜電事故通用導(dǎo)則》等，由我所起草編制的大部分國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)成為90年代以後的其他各行業(yè)靜電標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)參考、裁剪、引用，極大地促進(jìn)了我國(guó)靜電標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與完善。在制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以後，為實(shí)施相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我所研製了大量與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)配套的測(cè)量?jī)x器。GB6951國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)輕質(zhì)油品裝油安全油面電位值 EST202油面電位測(cè)量系統(tǒng)EST403靜電檢測(cè)報(bào)警器EST401靜電檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)EST405靜電動(dòng)態(tài)電腦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立多點(diǎn)油料靜電電位檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)典靜電學(xué)史與現(xiàn)代靜電技術(shù)黃博士、劉院士本文是作者發(fā)表在中國(guó)百種核心期刊 <<物理>>1997年第1期上的論文主要內(nèi)容1、古代人類(lèi)對(duì)靜電的認(rèn)識(shí)2、經(jīng)典靜電學(xué)基礎(chǔ)理論的建立現(xiàn)代靜電技術(shù)的建立我國(guó)靜電科研概況靜電學(xué)是電學(xué)中最古老的學(xué)科，現(xiàn)在靜電應(yīng)用技術(shù)和靜電防護(hù)技術(shù)已越來(lái)越受到人們的重視。而對(duì)經(jīng)典靜電學(xué)作一較為詳細(xì)的回顧也是很有意義的。本文綜述了對(duì)經(jīng)典靜電學(xué)的發(fā)展和其在物理學(xué)中所起的作用。概括了16世紀(jì)到19世紀(jì)科學(xué)家對(duì)靜電現(xiàn)象和靜電規(guī)律的研究及本世紀(jì)靜電技術(shù)的發(fā)展概況。1、古代人類(lèi)對(duì)靜電的認(rèn)識(shí)2500年前左右, 古希臘哲學(xué)家塔勒斯(Thales,640-546B.C.) 在研究天然磁石的磁性時(shí)發(fā)現(xiàn)用絲綢、法蘭絨摩擦琥珀(Amber)之後也有類(lèi)似於磁石能吸引輕小物體的性質(zhì)。所以，塔勒斯成為有歷史記載的第一個(gè)靜電實(shí)驗(yàn)者。電這個(gè)詞起源於希臘語(yǔ) ελεκτρον(琥珀)。西元三世紀(jì),晉朝張華的《博物志》中也有記載：“今人梳頭，解著衣，有隨梳解結(jié)，有光者，亦有吒聲”這裏記載頭髮因摩擦起電發(fā)出的閃光和劈啪之聲。但直到16世紀(jì)，除了偶爾發(fā)現(xiàn)埃爾摩(Elmo)火外,對(duì)靜電別無(wú)其他記載。埃爾摩火是發(fā)生在船桅桿上或其附近的發(fā)光現(xiàn)象。在航行于地中海上的水手中間長(zhǎng)久流傳著一個(gè)“神火”的故事，他們?cè)诒┯陮?lái)臨的危急時(shí)刻，多次地發(fā)現(xiàn)在桅桿尖上有一種不祥的火光，開(kāi)始時(shí)水手們把它看做末日的來(lái)臨。但當(dāng)他們多次平安脫險(xiǎn)後，這火光反而變成了安慰的源泉。水手們把它命名為聖.埃爾摩火，用來(lái)象徵他們所信仰的聖徒埃爾摩的保護(hù)。2、經(jīng)典靜電學(xué)基礎(chǔ)理論的建立電學(xué)之父WillianGlbert(英國(guó)人，1540-1603)重複了塔勒斯的實(shí)驗(yàn)。他想為什麼琥珀這個(gè)用於裝飾用的東西摩擦之後會(huì)有吸引輕小物體的性質(zhì)，是否其他的珠寶也有類(lèi)似的性質(zhì)呢？他用其他的珠寶作實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鑽石、蛋白石和藍(lán)寶石摩擦之後也有象琥珀樣吸引其他輕小物體的性質(zhì)。他後來(lái)還發(fā)現(xiàn)其他物體也有類(lèi)似的性質(zhì)，如紫晶、玻璃、黑色大理石、硫磺、臘等。他注意到這些物質(zhì)經(jīng)摩擦之後雖然能吸引東面，但不像磁石樣具有指南北方向的性質(zhì)，他把這些用摩擦能帶電的物質(zhì)叫為“摩擦起電物體（Electrics）”。而把摩擦不能帶電的物體叫“非摩擦起電物體（no-electrics）”。為了進(jìn)一步研究這些物體的吸引能力,Gilbert還發(fā)明了第一個(gè)驗(yàn)電器(versorium)用來(lái)檢驗(yàn)帶電物體。這是一個(gè)中心可以轉(zhuǎn)動(dòng)的很輕的木材或金屬做成的細(xì)針，當(dāng)摩擦過(guò)的琥珀靠近時(shí)，細(xì)針可以轉(zhuǎn)動(dòng)。他還發(fā)現(xiàn)在天氣乾燥的時(shí)候這些物體容易產(chǎn)生吸引力。Gilbert被稱(chēng)為是電學(xué)之父。不久，OttoVonGuericke(1602-1686,德國(guó)人)發(fā)現(xiàn)電的排斥現(xiàn)象。如果把帶電棒接近金屬屑時(shí)，它們開(kāi)始吸引，然後排斥。1678年Guericke製造了第一個(gè)摩擦靜電起電機(jī)。他把硫磺粉碎熔化後灌入一個(gè)直徑為六英寸的空玻璃球內(nèi), 在其中間插入一條木棒作為軸 , 硫磺冷卻後，把玻璃球破碎,做成一個(gè)硫磺球。當(dāng)球迅速轉(zhuǎn)動(dòng)並用布或直接用手摩擦硫磺球時(shí)能產(chǎn)生很大的火花。 1709年英國(guó)科學(xué)家FrancisHauksbee，1666-1712)做了一個(gè)類(lèi)似於Guericke的靜電發(fā)生器,用一個(gè)大輪帶動(dòng)一個(gè)小輪使得球轉(zhuǎn)得更快,他計(jì)算球的線速度達(dá)到29英尺/秒,當(dāng)用毛皮摩擦球時(shí),強(qiáng)烈的放電會(huì)使球發(fā)出綠光。當(dāng)他把臉貼近帶電球時(shí)他覺(jué)得有一股微風(fēng)吹來(lái)。這種摩擦靜電起電機(jī)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，後來(lái)在靜電實(shí)驗(yàn)中起過(guò)重要的作用，直到十九世紀(jì) W.Holtztr 和A.Topler分別發(fā)明感應(yīng)起電機(jī)後才被取代。他還發(fā)明了第一個(gè)靜電計(jì)(Electroscope)。把彎曲的稻草掛在絕緣的金屬棒的一端,他發(fā)現(xiàn)當(dāng)帶電體接近時(shí)稻草會(huì)時(shí)排斥而張開(kāi)。他的另一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)是：當(dāng)把兩個(gè)相距1英寸的球放在一起,而摩擦其中之一時(shí),兩球都發(fā)光,這一現(xiàn)象在當(dāng)時(shí)他不瞭解,實(shí)際上這就是靜電感應(yīng)現(xiàn)象。StephenGray(1666-1736，英國(guó)人),在1720年發(fā)現(xiàn)絲綢,幹木材,毛髮經(jīng)摩擦也能起電。他在研究琥珀吸引特性的傳遞時(shí)發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)體和非導(dǎo)體的區(qū)別。他摩擦一根約一米長(zhǎng)的空玻璃管,為了保持玻璃管內(nèi)乾淨(jìng),他把一塞子塞入玻璃管的一端,當(dāng)他摩擦玻璃管時(shí),他發(fā)現(xiàn)塞子也能吸引輕小物體。他認(rèn)為這種吸引力可以傳遞。從此,他繼續(xù)以實(shí)驗(yàn)來(lái)試驗(yàn)電的這種傳遞能力。他把一個(gè)直經(jīng)約一英寸的象牙球鑽一小孔,然後插入一小木棒,小木棒的另一端插到玻璃管的塞子上,他發(fā)現(xiàn)摩擦玻璃管時(shí)，這球也具有同樣的吸引力。他用了一根十八英尺長(zhǎng)的釣魚(yú)桿代替小木棒,而且實(shí)驗(yàn)成功了。後來(lái)他試驗(yàn)了線,他發(fā)現(xiàn)連到玻璃管塞子上的線也能傳遞這種性質(zhì),然後他把一條三英尺長(zhǎng)的大麻繩連到塞子上,這象牙球仍然吸引。為了更進(jìn)一步試驗(yàn)這種性質(zhì),他站到房項(xiàng)上去,發(fā)現(xiàn)即使站到34英尺高,象牙仍能吸引羽毛。他又發(fā)現(xiàn)濕線比幹線傳遞得更遠(yuǎn)。由於在他的附近沒(méi)有更高的懸崖或建築物,他想從水準(zhǔn)方向延長(zhǎng)這線。他把線掛在一房屋的橫樑,這時(shí)吸引力不再傳遞了,他認(rèn)為電跑到橫樑中去了。Gray的好友GranvileWhelter建議用絲綢線作懸掛線,因?yàn)榻z線會(huì)阻止電的損失,在採(cǎi)用了Whelter的建議之後,Gray把線增長(zhǎng)到100米,但絲線再也承受不了如此的負(fù)荷。這時(shí)他又把絲線換為金屬線以增加其強(qiáng)度,可是他又發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不靈了，最後他又換用更粗的絲線,實(shí)驗(yàn)又行了，見(jiàn)圖6。從這些實(shí)驗(yàn)中,Gray認(rèn)為某些材料如鐵、銅是導(dǎo)體，而另一些材料如絲綢是絕緣體。CharlesDuFay(1698-1739, 法國(guó)人)1733年重複了Gray的許多實(shí)驗(yàn)之後發(fā)現(xiàn)絕緣起來(lái)的金屬也可以摩擦起電。他認(rèn)為任何物質(zhì)只要絕緣起來(lái)之後都可帶電 , 從而認(rèn)為Gilbert把物體分為“摩擦起電物體”和“非摩擦起電物體”是不對(duì)的。他用金箔做實(shí)驗(yàn) , 發(fā)現(xiàn)用摩擦帶電的玻璃棒使金箔帶電之後會(huì)排斥另一個(gè)帶同種電的金箔 ,又會(huì)吸引用摩擦帶電的硬樹(shù)脂使之帶電的金箔, 他認(rèn)為有兩種電, 一種是VireousElectric ity“玻璃電”(現(xiàn)在我們叫正電), 另一種是ResinousElectricity “樹(shù)脂電”(現(xiàn)在稱(chēng)之為負(fù)電)。他想到:帶相同電的物體互相排斥, 帶不同電的物體彼此吸引。但他沒(méi)有給這兩種電定義正負(fù)極性。佛蘭克林（BenjaminFranklin ，1706-1790）做了許多實(shí)驗(yàn)後認(rèn)為有兩種電荷存在 , 即正電荷和負(fù)電荷。他的一個(gè)有名的實(shí)驗(yàn)是兩個(gè)人站在用臘做成的平臺(tái)上,第三個(gè)人站在地面上,用布摩擦玻璃棒後使站在絕緣臺(tái)上的一個(gè)人帶上玻璃棒的電,另一個(gè)站在絕緣臺(tái)上的人帶上布的電,若這兩個(gè)人的手指接觸時(shí)會(huì)感到電擊。若他們兩個(gè)人的任何一個(gè)與站在地面上的人接觸後再用手指互相接觸,電擊就弱些。1747年,他認(rèn)為摩擦後的玻璃棒帶正電,而樹(shù)脂帶的電為負(fù)電。雖然這是很了不起的一步,以後科學(xué)有可能將佛蘭克林的這種選擇顛倒過(guò)來(lái)。如果真是這樣的話,電子就可能定義為帶正電而不是負(fù)電的了,當(dāng)然正電流的方向就是電子運(yùn)動(dòng)的方向而不是其運(yùn)動(dòng)的反方向了。佛蘭克林認(rèn)為靜電的產(chǎn)生不是由於摩擦了“摩擦起電物質(zhì)”引起的,而是由於“電流體”(Electricfluid)的轉(zhuǎn)移,雖然這概念不完全正確,但是實(shí)際過(guò)程卻與後來(lái)的發(fā)現(xiàn)基本相符合。Ewald(1700-1746, 德國(guó)人) 於1745年把玻璃瓶灌入半瓶水,上面塞上塞子, 然後從塞子中穿入一釘子直到釘子恰好觸及水面 , 然後他把釘子的一頭連到靜電起電機(jī)上 , 使電能通過(guò)釘子傳到水裏。他發(fā)現(xiàn)這瓶能貯電 , 貯存到一定程度之後它能吸引小物體或產(chǎn)生火花 , 他後來(lái)把水換成其他的液體如水銀、酒精後，能產(chǎn)生更大的火花。這種能貯電的瓶就是第一個(gè)電容器。萊頓大學(xué)教授 PietervonMusschenbroek(1672-1761, 荷蘭人)重複了Ewald的實(shí)驗(yàn)後,他把瓶的內(nèi)外用金屬箔襯托 , 從瓶口的塞子中插入金屬線直到它觸及瓶?jī)?nèi)的金屬箔而發(fā)明了萊頓瓶(LeydenJar)。萊頓瓶的發(fā)明為電的進(jìn)一步研究提供了條件,它對(duì)於電學(xué)知識(shí)的傳播起了重要作用。JeauAntoineNollet(法國(guó)人)曾做了一個(gè)當(dāng)時(shí)最為壯觀的演示實(shí)驗(yàn),他在巴黎大教堂,在路易十五皇室成員面前,令七百個(gè)修道士手拉手地排成一條九百英尺長(zhǎng)的隊(duì)伍,一端的人接觸帶電萊頓瓶的外部,當(dāng)另一端的人接觸萊頓瓶的另一端時(shí),七百個(gè)修道士全部因電擊而跳起來(lái)。萊頓瓶的發(fā)明為佛蘭克林的重要發(fā)現(xiàn)提供了新的工具。佛蘭克林在萊頓瓶的內(nèi)外壁分別連一導(dǎo)線,把導(dǎo)線分開(kāi)一定的距離後放在桌子上,用絲綢線懸掛一塞子,使它在這兩導(dǎo)線之間來(lái)回?cái)[動(dòng)分別觸及這兩導(dǎo)線,直到萊頓瓶不帶電為止,這證明了萊頓瓶?jī)?nèi)外壁有正負(fù)電荷存在。靜電技術(shù)應(yīng)用靜電這個(gè)神秘的東西，雖然我們不能用肉眼看見(jiàn)又不能用手摸到，但是靜電在我們的身邊不斷產(chǎn)生和消失，而在乾燥的季節(jié)能產(chǎn)生很高電壓的靜電,它既給人類(lèi)造成危害,又能人類(lèi)所利用，為人類(lèi)造福。-中央電視臺(tái)科學(xué)與教育頻道CCTV10採(cǎi)訪黃博士。靜電在很多行業(yè)都能利用:靜電分選:是利用各種塑膠不同的靜電性能來(lái)進(jìn)行分選的方法。利用靜電進(jìn)行分選，對(duì)於多種混雜在一起的廢舊塑膠需通過(guò)多次分選。靜電分選法特別適用於帶極性的聚氯乙烯，分離純度可達(dá)99%。物料經(jīng)饋料系統(tǒng)均勻散佈在接地轉(zhuǎn)動(dòng)電極光滑表面上，荷電的物料與接地轉(zhuǎn)輥電極交換，兩種不同靜電性能不同的物料有差異。然後荷電的物料進(jìn)入分選區(qū)，在靜電力、重力、離心力等的合力下落。完成兩種不同電性物料的分離。鋁和塑膠混合物的靜電分選EST706節(jié)能環(huán)保型靜電分選機(jī)靜電分選靜電分選的原理靜電分選技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)靜電分選設(shè)備靜電吸付：利用靜電將要吸付的紙張、薄膜等帶上靜電平展牢固吸在金屬板材上，如不銹鋼、鋁板、木板等。也可將紙張用靜電吸附平展用於照相或其他處理。

靜電應(yīng)用之一：靜電吸附EST702靜電覆紙?jiān)O(shè)備在金屬板材剪切中的應(yīng)用

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EST702靜電覆紙?jiān)O(shè)備EST702靜電覆紙?jiān)O(shè)備在江蘇昆山某鋁業(yè)設(shè)備廠中的解決方案

EST702靜電覆紙機(jī)在某不鏽光有限公司中的應(yīng)用靜電複?。捍蠹也t解得最多的是靜電複印,現(xiàn)在得到廣泛使用?？梢匝杆佟⒎奖愕匕褕D書(shū)、資料、檔複印下來(lái)．靜電影印機(jī)的中心部件是一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的接地的鋁質(zhì)圓柱體，表面鍍一層半導(dǎo)體硒，叫做硒鼓．半導(dǎo)體硒有特殊的光電性質(zhì)：沒(méi)有光照射時(shí)是很好的絕緣體，能保持電荷；受到光的照射立即變成導(dǎo)體，將所帶的電荷導(dǎo)走。複印每一頁(yè)材料都要經(jīng)過(guò)充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印等幾個(gè)步驟．這幾個(gè)步驟是在硒鼓轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中依次完成的．充電 :由電源使硒鼓表