靜電實(shí)驗(yàn)教學(xué)大全

.z靜電實(shí)驗(yàn)?zāi)Σ疗痣娔Σ疗痣娫聿煌镔|(zhì)的原子核束縛電子的本領(lǐng)不同。當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r，束縛電子的本領(lǐng)弱的物體，容易失去電子，跟它相摩擦的物體得到電子，物體失去電子帶正電，得到電子帶負(fù)電。摩擦起電條件〔1〕相互摩擦的物體是由不同的物質(zhì)組成的。同種物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的束縛能力是一樣的，不會(huì)出現(xiàn)電子的得失，因此不可能起電?！?〕摩擦起電的兩個(gè)物體要與外界絕緣。如果用手拿著金屬棒去摩擦別的物體，金屬棒是不會(huì)帶電的，這是因?yàn)榻饘佟⑷梭w、都是導(dǎo)體，摩擦過(guò)的金屬棒上帶的電通過(guò)人體傳給，因此金屬棒不會(huì)帶電。△常見物質(zhì)束縛電子本領(lǐng)由弱到強(qiáng)的次序：毛皮＜玻璃＜云母＜羊毛＜尼龍＜絲綢＜硬橡膠＜金屬＜松香＜硫。為什么帶電體能吸引輕小物體"這是因?yàn)楫?dāng)帶電體靠近輕小物體時(shí),輕小物體由于靜電感應(yīng)也帶了電(與帶電體相反的電荷),所以帶電體能吸引輕小物體.為什么摩擦起電的筆桿吸起了碎紙屑以后，碎紙屑馬上又掉了？這是因?yàn)楫?dāng)碎紙屑被帶電的筆桿吸引后,它就帶了與筆桿一樣的電荷(這是一種接觸起電現(xiàn)象),由于同種電荷相互排斥,所以碎紙屑馬上又掉了。為什么冬天梳頭發(fā)時(shí)頭發(fā)會(huì)變直，也就是說(shuō)，為什么頭發(fā)遇靜電后會(huì)變直？帶電體靠近不帶電體時(shí)，不帶電體靠近帶電體一側(cè)會(huì)感應(yīng)帶上異種電荷，從而與帶電體相吸。梳頭時(shí)，頭發(fā)因摩擦而帶上同種電荷從而相互排斥。金屬棒與有機(jī)玻璃棒摩擦起電理論上，任何兩個(gè)不同物質(zhì)的物體相互摩擦，都要發(fā)生電荷〔電子〕的轉(zhuǎn)移，在絕緣好的情況下，無(wú)論是絕緣體還是導(dǎo)體，都能表現(xiàn)出帶電現(xiàn)象。取一把長(zhǎng)約207、金屬棒之間摩擦能起電嗎？不會(huì)，因?yàn)榻饘偈橇紝?dǎo)體，就算你摩擦出電荷，這些電荷也會(huì)很快轉(zhuǎn)移，并且馬上發(fā)生中和反響，所以是不會(huì)起電的。二、靜電計(jì)與驗(yàn)電器一、1、構(gòu)造上的差異最常用的金箔驗(yàn)電器，它是檢驗(yàn)物體是否帶電的最簡(jiǎn)單的儀器，在玻璃瓶口處有一橡膠塞，塞中插一根金屬桿，桿的上端有一金屬球，下端懸掛一對(duì)金箔〔或鋁箔〕。當(dāng)帶電體與金屬小球接觸時(shí)，箔片因帶同性電荷相排斥而開。為了防止氣流的影響，金屬棒和箔片封閉在一個(gè)玻璃瓶中，棒與瓶間有絕緣材料相隔。

而靜電計(jì)是用靜電方法測(cè)量電勢(shì)差的儀器。實(shí)驗(yàn)室常用的靜電計(jì)是布勞恩靜電計(jì)，它的構(gòu)造是在一絕緣底座上裝一鼓形鐵殼，鐵殼的前面裝有透明玻璃，后面裝有標(biāo)有刻度的毛玻璃，在金屬殼中絕緣地安裝一根金屬桿，桿的上端為金屬小球，金屬桿下部的水平軸上裝有金屬指針，可繞水平軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。圓筒的底部有接線柱，可用來(lái)接地或與其他導(dǎo)體相連。這樣，靜電計(jì)的金屬外殼與部的金屬桿及金屬指針構(gòu)成了一個(gè)特殊的電容器。2、工作原理及用途上的差異

〔1〕驗(yàn)電器原理及其用途驗(yàn)電器的原理：當(dāng)驗(yàn)電器指示系統(tǒng)帶電后，由于同種電荷的排斥力使指示器發(fā)生偏轉(zhuǎn)，它是從力的角度來(lái)反映導(dǎo)體帶電的情況。當(dāng)指示系統(tǒng)具有一定的偏轉(zhuǎn)角時(shí)，其重力矩與靜電力矩平衡。

驗(yàn)電器的主要用途：檢驗(yàn)物體是否帶電，比擬帶電的種類以及所帶電荷量的多少等。〔2〕靜電計(jì)原理及其用途靜電計(jì)的原理是：從上面的構(gòu)造分析，我們知道靜電計(jì)本身其實(shí)就是一個(gè)電容器。金屬球、金屬桿、指針相當(dāng)于電容器的一個(gè)電極，金屬外殼也相當(dāng)于一個(gè)電極，它們之間是絕緣的。其電容的大小由金屬殼的幾何尺寸的大小和金屬桿及指針的長(zhǎng)短、位置所決定。因?yàn)橹羔樀钠D(zhuǎn)角變化對(duì)靜電計(jì)的電容的影響很小，故在指針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中可近似認(rèn)為靜電計(jì)的電容值不變。

現(xiàn)將一個(gè)已充電電量為Q的平板電容器與靜電計(jì)相連，此時(shí)指針和金屬桿帶正電，外殼的外表將出現(xiàn)負(fù)的感應(yīng)電荷，從而在金屬桿與外殼間形成電場(chǎng)，指針外表的電荷受到電場(chǎng)力的作用，或者說(shuō)受到來(lái)自桿上同種電荷的排斥力及金屬盒壁的異種電荷的吸引力，使得指針偏轉(zhuǎn)，帶電量越多，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，則指針的偏角也越大。

當(dāng)靜電計(jì)電容保持不變時(shí)，靜電計(jì)兩極間的電勢(shì)差U與其帶電量Q成正比，U越大，Q越大，指針?biāo)茈妶?chǎng)力越大，指針角因此就越大。由此可見，指針角大小能定性地反映靜電計(jì)兩極間的電勢(shì)差的大小。

由于靜電計(jì)的特殊構(gòu)造，使得它又具備驗(yàn)電器不能替代的*些作用。它不但可以定性測(cè)量?jī)蓪?dǎo)體的電勢(shì)差〔這點(diǎn)上面已有，故不重述〕，還可以定性測(cè)量*導(dǎo)體的電勢(shì)，甚至還可以測(cè)量直流電路中的電勢(shì)差。既然靜電計(jì)本身也是一個(gè)電容器，則把靜電計(jì)并聯(lián)在直流電路中電勢(shì)差不為零的兩點(diǎn)時(shí)，靜電計(jì)就會(huì)被充電，其指針就應(yīng)該偏轉(zhuǎn)。但實(shí)際上在一般直流電路中，由于電壓較小，使靜電計(jì)所帶電荷量很小，指針的偏轉(zhuǎn)角度幾乎覺察不出來(lái)。靜電計(jì)上的刻度一般是以靜伏〔靜電系單位〕為單位的，而1靜伏=300V。故一般的直流電壓不能使靜電計(jì)指針有明顯偏轉(zhuǎn)。如果把靜電計(jì)接在具有幾百、幾千甚至幾萬(wàn)伏電壓的直流電路中，靜電計(jì)指針就會(huì)有明顯偏轉(zhuǎn)，也就可以用靜電計(jì)來(lái)測(cè)量*兩點(diǎn)間的電壓。例如把靜電計(jì)接在感應(yīng)圈的副線圈上，指針偏轉(zhuǎn)角度會(huì)忽大忽小，說(shuō)明感應(yīng)圈輸出的是不穩(wěn)定的脈動(dòng)電壓。

由上可知，驗(yàn)電器與靜電計(jì)從原理和用途上看都不能說(shuō)是一回事，它們只是在構(gòu)造上相似而已。尖端放電通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場(chǎng)特別強(qiáng)，空氣分子中的正負(fù)電荷受到方向相反的強(qiáng)電場(chǎng)力，有可能被"撕〞開，這個(gè)現(xiàn)象叫做空氣的電離。由于電離后的空氣中有了可以自由移動(dòng)的電荷，空氣就可以導(dǎo)電了?？諝怆婋x后產(chǎn)生的負(fù)電荷就是電子，失去電子的原子帶正電，叫做正離子。

由于同種電荷相互排斥,導(dǎo)體上的靜電荷總是分布在外表上，而且一般說(shuō)來(lái)分布是不均勻的，導(dǎo)體尖端的電荷特別密集,所以尖端附近空氣中的電場(chǎng)特別強(qiáng),使得空氣中殘存的少量離子加速運(yùn)動(dòng)。這些高速運(yùn)動(dòng)的離子撞擊空氣分子，使更多的分子電離。這時(shí)空氣成為導(dǎo)體，于是產(chǎn)生了尖端放電現(xiàn)象.〔1〕電風(fēng)車〔2〕風(fēng)吹蠟燭〔3〕避雷針〔4〕靜電滾筒主要部件是一個(gè)絕緣塑料筒和兩個(gè)電極桿，塑料筒可繞中軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)電極桿安置在滾筒兩邊，且與滾筒中軸平行，每個(gè)電極桿上平行排列著一排垂直于電極桿但指向滾筒切線方向的金屬尖端。當(dāng)兩個(gè)針形電極桿間加上高壓后，尖端處的電荷面密度最大，尖端附近的電場(chǎng)最強(qiáng)，強(qiáng)電場(chǎng)使尖端附近空氣中殘存的離子發(fā)生加速運(yùn)動(dòng)，被加速的離子與空氣分子相碰撞，使空氣分子電離，產(chǎn)生大量新的離子。與尖端電荷異號(hào)的離子受吸引而趨向尖端，最后與尖端上電荷中和；與尖端電荷同號(hào)的離子受排斥而飛向遠(yuǎn)方形成"電風(fēng)〞，即電離的氣體流，因此尖端放電所產(chǎn)生的帶電粒子流推動(dòng)滾筒而產(chǎn)生的力矩使?jié)L筒轉(zhuǎn)動(dòng)。四、韋氏起電機(jī)1、構(gòu)造(1)帶金屬片圓盤一對(duì)(2)電刷(3)電梳、放電桿、萊頓瓶原理感應(yīng)起電3、極性判斷極性可隨即變化五、感應(yīng)圈的原理利用電磁感應(yīng)原理將低壓直流電變成高電壓的裝置。工作原理，如下圖。電源接通。電流通過(guò)W、P、L1。構(gòu)成初級(jí)線圈L1回路。此時(shí)，鐵芯被磁化，吸引斷續(xù)器簧片P，使L1斷路，瞬時(shí)無(wú)電流通過(guò)，鐵芯失磁，簧片P返回，L1回路再度接通。在這樣的重復(fù)過(guò)程中，L1中即產(chǎn)生斷續(xù)的電流。在通、斷的瞬間，由于鐵芯的磁通量隨之變化，L1的自感電動(dòng)勢(shì)會(huì)猛增至約450伏。由于次級(jí)線圈L2的線圈匝數(shù)為L(zhǎng)1的130倍，于是在L2的兩端即感生5－6萬(wàn)伏的高壓，而且是顯正負(fù)極性的。出現(xiàn)正負(fù)極性的原因主要因?yàn)閿嗬m(xù)器是一機(jī)械開關(guān)，通、斷電時(shí)間相差較大，在電路接通時(shí)，由于初級(jí)線圈的自感作用，電流增加較慢，鐵芯磁通量變化也不快，因而次級(jí)線圈感生的電動(dòng)勢(shì)較小。但在斷電時(shí)，初級(jí)電流瞬間消失，鐵芯磁通量變化極快，就產(chǎn)生遠(yuǎn)高于通電自感電動(dòng)勢(shì)的斷電自感電動(dòng)勢(shì)。所以，通、斷電自感電動(dòng)勢(shì)的方向是相反的，因而在次級(jí)兩端感生的電動(dòng)勢(shì)是呈正負(fù)極性的脈沖電壓。六、靜電除塵1、構(gòu)造2、工作原理氣體電離：在電場(chǎng)作用下，空氣中的中性原子變成正離子和電子。你說(shuō)的很對(duì)啊，金屬圓筒與金屬線之間的強(qiáng)電場(chǎng)使空氣分子電離，由于金屬線接負(fù)電，所以吸引電離出來(lái)的正離子，同時(shí)空氣分子中電離出的電子質(zhì)量非常小〔相比于正離子，電子的質(zhì)量要小的多的多〕，所以電子吸附在塵埃上〔類似萬(wàn)有引力，小質(zhì)量的被吸引〕，塵埃上積累一定量的電子后相當(dāng)于塵埃本身帶負(fù)電，被接正電的金屬圓筒吸引，隨后由于重力作用落入漏斗。處于強(qiáng)電場(chǎng)中的空氣分子會(huì)被電離為電子和正離子，負(fù)離子的定義空氣負(fù)離子又稱負(fù)氧離子，是指獲得1個(gè)或1個(gè)以上的電子帶負(fù)電荷的氧氣離子。空氣主要成分是氮、氧、二氧化碳和水蒸氣。氮占78%，氧占21%，二氧化碳占0.03%，氮對(duì)電子無(wú)親和力，只有氧和二氧化碳對(duì)電子有親和力，但氧含量是二氧化碳含量的700倍，因此，空氣中生成的負(fù)離子絕大多數(shù)是空氣負(fù)氧離子。它是空氣中的氧分子結(jié)合了自由電子而形成的。自然界的放電(閃電)現(xiàn)象、光電效應(yīng)、噴泉、瀑布等都能使周圍空氣電離，形成負(fù)氧離子。負(fù)離子具有極佳的凈化除塵，減少二手煙危害、改善預(yù)防呼吸道疾病、改善睡眠、抗氧化、防衰老、去除體自由基、降低血液粘稠度的效果，在醫(yī)學(xué)界享有"維他氧〞"空氣維生素〞"長(zhǎng)壽素〞"空氣維他命〞等美稱。氣體電離氣體受到電場(chǎng)或熱能的作用，就會(huì)使中性氣體原子中的電子獲得足夠的能量，以克制原子核對(duì)它的引力而成為自自電子，同時(shí)中性的原子或分子由于失去了帶負(fù)電荷的電子而變成帶正電荷的正離子。這種使中性的氣體分子或原子釋放電子形成正離子的過(guò)程叫做氣體電離空氣是由氧、氮、水蒸氣、二氧化碳等多種氣體組成的氣體混合物，在正常情況下，氣體分子不帶電〔顯中性〕，但在射線、受熱及強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，空氣中的氣體分子會(huì)失去一些電子，即所謂空氣電離，這些失去的電子稱為自由電子，它又會(huì)與其它中性分子相結(jié)合而得到電子的氣體分子帶負(fù)電，空氣中，多種氣體分子"俘獲"電子的能力有強(qiáng)有弱，其中氧氣和二氧化碳較強(qiáng)，而氧氣在空氣中占20%多，二氧化碳僅占0.03%。因此空氣電離產(chǎn)生的自由電子大局部被氧氣獲得。在太陽(yáng)紫外線、宇宙射線等的作用下，有些空氣分子因失去電子而帶正電，成為正離子；有些分子獲得電子而帶負(fù)電，成為負(fù)離子?？諝庵杏姓x子，也有負(fù)離子。

在五十年前，負(fù)離子的含量高于正離子的含量。

隨著現(xiàn)代文明的開展，負(fù)離子的量越來(lái)越少。

環(huán)境污染，使得正離子增多，而負(fù)離子減少。

現(xiàn)代人的文明病和負(fù)離子減少也有最直接的關(guān)系。地面附近空氣受宇宙射線〔主要成份為電子和質(zhì)子〕幅射影響，

帶磁性的氧分子容易吸引電子，形成負(fù)離子；極性水分子容易

吸引質(zhì)子，形成正離子。

常溫下氧氣負(fù)離子穩(wěn)定性差、水正離子穩(wěn)定性來(lái)得高，這使

正電荷總數(shù)超過(guò)負(fù)電荷，使大氣帶正電，這也是大氣電場(chǎng)為什

么總是帶正電的道理。

空氣如果是被人工電離的，那空氣中有多少種成份就有多少種

含有這此元素的正離子，但不可能有負(fù)離子，負(fù)的只有自由電

子。只要能量足夠強(qiáng)大，可將它們的電子全部打光。電暈放電：大量離子運(yùn)動(dòng)在極附近形成的電流〔在極附近呈藍(lán)色光環(huán)〕。電場(chǎng)擊穿：電離圍擴(kuò)大，極間空氣全部電離，形成放電現(xiàn)象。塵粒荷電：離子運(yùn)動(dòng)時(shí)與塵粒碰撞，使塵粒荷電。荷電塵粒在電場(chǎng)作用下，向陽(yáng)極板運(yùn)動(dòng)，并沉積在陽(yáng)極板上。處于強(qiáng)電場(chǎng)中的空氣分子會(huì)被電離為電子和正離子，利用此原理可以進(jìn)展靜電除塵．