高压静电发生器_莫济成

3　收稿日期:2007-04-10

高压静电发生器

莫济成　黄榜彪

(广西工学院,广西　柳州　545006)

摘　要:　在环境的相对湿度较大时,手摇感应起电机很难获得相应的静电。大学物理实验常需要在各

种气候条件下进行有关的静电实验。为此介绍一种自制高压静电发生器的制作要领,这种高

压静电发生器能在各种气候条件下可靠地工作,有效地提供静电,保证大学物理相关静电实

验的正常进行。

关键词:　静电发生器;原理;调试

中图分类号:　O441.1　文献标识码:A 文章编号:1003-7551(2007)02-0038-?

物理实验中所需要的高压静电,常常由手摇感应起电机获得,在环境的相对湿度较低时是不存在什么问题的。但是,在我们所处的南方地区,特别到了春天的梅雨季节,环境的相对湿度较大,用感应起电机很难获得所需的高压静电,致使相关的实验无法进行。为此,笔者制作了一种高压静电发生器,其结构简单,造价低廉,性能良好,体积小巧,能全天候可靠工作。该仪器已在本校物理实验课上使用,取得较好的效果。

1　电路原理

电路原理如图1所示,按下开关AN1、AN2接通电源,当电源在正半周,即上正下负时,电源经过R1→D1、D2→C1→④→①形成回路,对C1充电,C1两端的电压达到电源的峰值,与此同时,B1的次级上负下正,D3截止,电极G —K 间受反向电压,SCR 因而处于关断状态;当电源在负半周,即上负下正时,D1、D2截止,同时B1的次级变成上正下负,触发信号经D3、C2使电极G —K 间受正向电压,SCR 触发导通,此时C1通过SCR 的A →K →①→④迅速放电[1],在B2的次级L2即感应出高压电动势。C1放电完毕,SCR 恢复关断状态。随着电源的周期变化,不断重复上述过程,于是在输出端得到持续的高压静电

。

图1　电路原理图

2　元件选择

B1为容量5VA 、输出电压6V 的小型电源变压器,SCR 为8A/600V 的单向可控硅(B T151—600R ),B2为“华声”牌彩电回扫变压器(编号333#,长虹2168型),C3、C4为莱顿瓶所形成的电容器,L 是电源指示灯,其它元件参数按图中所标注选取。

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3第28卷　第2期 广　西　物　理GUAN GXI WUL I

Vol.28No.2　2007

图23　安装

整个电路所需元件很少,不必专门制作印刷电路板,按原理图

用万能板整齐排列焊接即可,电路板实物如图2所示。由于平均

电流小,SCR 无需加散热片。需特别注意的是,B2除保留高压输

出端及①、④、⑦引脚外,将其余未用到的引脚及聚焦、加速电压引

线全部剪去,并用自凝固型灭弧灵覆盖剩下的线头,使各引脚间彻

底绝缘隔离,否则会出现打火现象。将电路板安装在自制的有机

玻璃盒内,整个盒子固定在底板上。按钮开关AN1、AN2安装在

盒子的上表面板,两开关相距在25cm 以上,这样做的目的是,强

迫使用者的双手都回到开关位置才能打开电源,避免被电击的危

险。将输出端的两根引线焊上鳄鱼夹并分别接至两莱顿瓶的放电叉上,两线相距至少12cm 。至此,该装置即可代替手摇式感应起电机。

4　调试

使两放电叉相距约1cm ,接通电源,应有强烈的放电现象。逐步增加两放电叉间的距离,一般相距4～5cm 应能正常放电。如果出现无高压、放电距离短等现象,应重点检查B1的相位、B2的①—④引脚的位置是否接反,SCR 、D1、D2、D4是否漏电。增加R1的阻值,可降低输出电压。

5　效果

我们用此自制的静电发生器做的静电除尘、静电电动机、尖端放电等实验,经长期使用,在各种天气的情况下,效果均很好。

参考文献

[1]岑贤鸿,袁光星.实用单向可控硅电路333例[M ].北京:成都科技大学出版社,1993.

(上接第37页)

由式(17)和表1可知,线圈平面上的磁场与平面垂直,在线圈内,B >0,表示B 沿z 轴正方向,即与电流方向成右手螺旋关系,线圈中心的磁场最弱,越靠近导线,磁场越强;在线圈外,B <0,表示B 沿z 轴负方向,即与电流方向成左手螺旋关系,且离导线越远磁场越弱。

2.2　正三角形载流线圈中心轴线上的磁场分布

令x =233

a ,y =0,由式(14)、式(15)、式(16)可得正三角形载流线圈中心轴线上磁场分布:B =B Z =9μ0I a

22π(3z 2+a 2)3z 2+4a 2(18)

当z µa 时,与z 2相比,a 2可以略去,由式(18)可得正三角形载流线圈中心轴上的远场:

B =B Z =3μ0I a 22πz 3(19)

文献[5]5.1.9题利用一段载流直导线在中垂面上某点的磁场,直接计算边长为2a 、载有电流I 的等边三角形导线中心轴线上的磁场和中心轴线上的远场,式(18)、式(19)与之计算所得结果一致。

参考文献

[1]朱平.圆电流空间磁场分布[J ].大学物理,2005,9(24):13-17.

[2]曾令宏,张之翔.圆形电流的磁场以及两共轴圆环电流之间的相互作用力[J ].大学物理,2002,9(21):14-16,41.

[3]向裕民.圆形电流磁场的普遍分布[J ].大学物理,1999,18(1):14-17.

[4]邝向军.方形载流线圈的空间磁场计算[J ].物理与工程,2006,16(1):18-20,25.

[5]张之翔.电磁学千题解[M ].北京:科学出版社,2002.

93第2期正三角形载流线圈的空间磁场分布