(静电起电原理)静电起电机
再议“静电感应起电机不起电的故障维修”
如： 若
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＞ ２ ｇ， ｍ 则必 存在 某 时刻 口＞ ｇ 加 。
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速度可 能一直 减小直 至线 圈全 部离开 磁 场 （ 图 如 ３， ）ｔ 时刻完全离 开磁 场 ， 时仍 有 ＞ 。 加速 此 。 度 也可 能 减 小 至 零 然 后 以 速 度 匀 速 离 开 磁
而离开磁 场有 三种 可能 性 ： ① 匀 速离 开（ ｔ 一 图同 图 ２ ）
其余 不变 。 如 果 加 上 “ 速 ”一 词 限制 ， 么 即 加 那
《 师教学用 书 》的答案 就是 正确 的 。 教
（ 目编辑 栏 罗琬 华）
② 加速 离开 ， 圈下边 刚 出磁场 时 ＜ （ 线
（ 目编 辑 栏 罗琬 华 ）
小关 系则 要依具 体 的 安 培力 和 重 力 的 合 力来 判
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本 刊 中学 教研版 Ｏ ９年第 １ （ 期 上半 月 ） ６ 第 ０ 页 高永 品老师 给 我们 介 绍 了故 障维 修 的三 种 方
法。 笔者在 教学 中发现 一个更 简易 的处 理 方法 在
材方 便 ， 只要空 气 温度不 是很 高或起 电机 没有 别
的故 障 ， 问题都 可解 决 。
场 ， 一 如 图 ４ 图 ４中 ｔ 时刻 速 度减 小到 ， 时 ７ｔ ９ 。 ｔ
刻 线 圈完 全 离 开 磁 场 。
２ ２ 可能先加速到 然后 匀速进入磁 场， 似图 ． 类
静电感应起电机不起电的故障维修
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静电感应起电机不起电的故障维修
作者：高永品刘自考
来源：《物理教学探讨》2009年第01期
旧的静电感应起电机或存放时间很久的感应起电机，往往出现不起电的故障，不管怎样摇动手柄，两个放电球间就是不出现高压打火现象。
经多次探究，我们认为不打火的原因是：起电机的转盘受潮，导致净电荷无法在转盘上存在，使两个转盘之间不能相互感应。
我们采取了如下方法解决了这个问题。
现总结如下，供同仁参考。
方法1用理发吹风机吹。
如果机器受潮严重，两个转盘间的狭缝又无法加热，可采用理发吹风机对准狭缝吹热风，并边吹风边摇动手柄，使转盘旋转，这样，既能加热均匀，又能很快的使起电机起电，因为从吹风机内吹出的经电热丝加热了的空气中含有较多的电荷，很容易使转盘上的金属片带上净电荷，发生静电感应。
方法2 用塑料焊枪吹风机吹。
这种吹风机温度高、温度也能调节，出风口细，热风集中，便于对转盘狭缝吹风加热，使用效果非常理想。
方法3用火烤。
点燃几张废纸，抓住起电机的底座，让起电机倒立过来，在火焰上方来回均匀加热转盘。
注意，加热一定要均匀，不要只烤一处，以免烧坏塑料部件。
(栏目编辑王柏庐)。
“静电电动机”的研制及原理分析
“静电电动机”的研制及原理分析作者：吕文华应干华来源：《物理教学探讨》2007年第05期摘要：本文介绍了“静电电动机”的研制及原理分析的过程。
“静电电动机”用于静电实验研究，增强了实验的趣味性、可做性、创造性，具有更好的实践研究价值。
用于物理演示实验，提高学生的学习兴趣，开阔了同学们的视野。
关键词：静电；电动机；实验分析中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)3(S)-0060-21 引言在中学物理实验中，最不容易成功的实验是静电实验，静电实验偶然性大，在实验室里准备时能做成功，一到教室上课实验就莫名其妙地不灵了。
所以说，静电实验是中学物理实验的一个难点。
为了上好静电实验课，我们设计了许多静电实验仪器，其中最成功的是“尖端放电式静电电动机”。
我们知道通常用的电动机都是由直流电和交流电供电，通过电磁转换，磁场作用驱动转子运动。
而我们设计制作的静电电动机利用高压静电来供电，根据高压静电的尖端放电能驱动风轮转动，在我们的实验研究过程中可以看到许多静电现象。
下面介绍我们的“尖端放电式静电电动机”(下称静电电动机)的研制、实验研究及过程分析。
2 实验器材①有机玻璃板；②涤纶薄膜硬片；③直径为1mm的黄铜棒（或铁棒）；④铁支座；⑤直径为2~3mm的黄铜棒；⑥木板；⑦直径为0.5mm细黄铜杆；⑧静电感应起电机。
3 制作过程(1)转子的制作：如图1所示，取一块极薄的有机玻璃板，将其制成两块直径约为5cm的圆板，其中一块中间钻一个小洞，在小洞中装一枚掀钮，另一块有机玻璃板中间钻一个直径为1cm的孔。
另外取一块长为10cm，宽约为16cm的涤纶薄膜硬片，将它卷成直径约为5cm的圆筒。
然后将两块有机玻璃圆板用涤纶粘胶带固定在圆筒的两端。
取一根长约为14cm，直径为1mm的黄铜棒(或铁棒)，将其一端固定在铁支座上，另一端磨成尖端将涤纶薄膜硬片圆筒套在黄铜棒尖端上，即成为一只静电电动机转子。
实验室里的静电实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解静电现象的基本原理；2. 掌握静电实验的操作方法和注意事项；3. 通过实验观察静电现象，加深对静电理论的理解。
二、实验原理静电现象是由于物体表面电荷的积累而产生的。
当两个物体接触或摩擦时，电荷会从一个物体转移到另一个物体，使它们带上等量异号的电荷。
带电体之间会相互吸引或排斥，产生静电现象。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：静电计、橡胶棒、丝绸、玻璃棒、棉布、金属箔、导线、绝缘板、铅笔等；2. 实验材料：橡胶棒、丝绸、玻璃棒、棉布、金属箔、导线、绝缘板、铅笔等。
四、实验步骤1. 静电计校准：将静电计置于绝缘板上，调整其零点，确保静电计准确测量电荷。
2. 摩擦起电：用丝绸摩擦橡胶棒，用棉布摩擦玻璃棒，使它们分别带上等量异号的电荷。
3. 观察静电现象：a. 将摩擦过的橡胶棒靠近金属箔，观察金属箔的跳动情况；b. 将摩擦过的玻璃棒靠近金属箔，观察金属箔的跳动情况；c. 将摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别靠近绝缘板，观察绝缘板的反应。
4. 静电感应：将摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别靠近棉布，观察棉布的反应。
5. 静电放电：将摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别接触导线，观察静电放电现象。
6. 实验数据记录：记录实验过程中观察到的现象和静电计的读数。
五、实验结果与分析1. 摩擦起电：摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别带上等量异号的电荷，证明了摩擦起电现象。
2. 静电现象观察：a. 靠近金属箔：摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别靠近金属箔时，金属箔跳动，说明带电体之间存在静电吸引力；b. 靠近绝缘板：摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别靠近绝缘板时，绝缘板反应不明显，说明静电现象在绝缘体上的表现较弱；c. 靠近棉布：摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别靠近棉布时，棉布被吸引，说明静电现象在非导体上的表现较强。
3. 静电感应：摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别靠近棉布时，棉布被吸引，说明静电感应现象的存在。
4. 静电放电：摩擦过的橡胶棒和玻璃棒分别接触导线时，静电放电现象明显，说明静电能量可以通过导线释放。
静电感应起电机的起电原理及实验验证
静电感应起电机的起电原理及实验验证作者：邓宗茂来源：《物理教学探讨》2010年第01期摘要:在介绍了静电感应起电机结构的基础上,提出了一种很好的理解静电感应起电机起电原理的方法,并对相关的理论结论做了实验验证。
关键词:静电感应起电机;起电原理;实验验证中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2010)1(S)-0057-2静电感应起电机是中学物理静电实验部分重要的起电仪器。
在用静电感应起电机做丰富多彩的静电实验时,有很多学生询问静电感应起电机起电原理。
有不少教师却解释不清楚,特别是静电感应起电机顺转时能正常起电,而反转时不能正常起电,更是说不出所以然。
下面笔者进行解释。
1 起电机结构如图1所示,是实验室中常用的一种J2310型维姆胡斯(Wim hurst )起电机。
它的旋转盘由两块圆形有机玻璃板叠在一起组成,中间有空隙,每块向外的表面上都贴有铝箔片,铝箔片以圆心为中心对称分布。
两盘分别与两个受动轮固定,并依靠皮带与驱动轮相连,两根皮带中有一根中间有交叉,转动驱动轮时两盘转向相反。
两盘上各有一过圆心的固定电刷,两电刷呈90°,电刷两端的铜丝与铝箔片密切接触。
另有与固定电刷成45°的悬空电刷,悬空电刷的两脚跨过两盘,但并不与两盘接触,脚上装有许多尖细铜丝,铜丝尖端指向圆盘上的铝箔片。
悬空电刷由金属杆与莱顿瓶相连。
感应起电机的左右各有一莱顿瓶。
莱顿瓶其实是个电容,用来储电。
莱顿瓶结构由两层筒状锡箔组成,中间是电介质,上有瓶盖。
悬空电刷上的金属杆插入瓶盖,末端由一根较粗铜丝与莱顿瓶内层锡箔筒底相连,这样悬空电刷上所集电荷可以储存在莱顿瓶中。
放电小球也通过一金属杆与莱顿瓶盖相接,但不与莱顿瓶中锡箔相连,这样可使其受莱顿瓶内筒电荷感应而带电。
两莱顿瓶集聚不同种电荷。
两放电小球也被感应出不同种电荷。
莱顿瓶集聚电荷足够多时,球间电压可达几万伏,在两球靠近时就会放电并产生电火花。
静电魔球静电表演装置静电起电机范式静电起电机1
静电魔球静电表演装置静电起电机范式静电起电机在各科普，科技馆各娱乐场所的应用人们在科技馆的静电魔球体验“怒发冲冠”目录一、什么是静电 (2)二、什么是静电魔球 (2)一、安装与接线 (3)二、试机操作 (4)三、开机表演 (5)四、提高表演效果 (6)五、注意事项小结 (7)EST602/EST606愉快地体验静电魔球也是中国人的梦一、什么是静电1)在寒冷冬天特别是北方冬天，当你去开门时，被电了一下，这就是静电，静电可能几千甚至上万伏。
2)梳头发时的静电就可能几千上万伏，至今世界上没有人被静电电死或电伤，因为静电电流非常小。
3)从理论上讲，几乎没有不带静电的物体，我们周围所有的固体，液体，气体都可以带上静电，因为只要物体有剩余或缺少电荷，就会带静电。
所以静电是到处存在，包括每个人的身上都会带有静电。
4)每人身上都有静电，但为什么没有被电呢，那是因为静电至少要几千伏以上才有被电的感觉。
5)220V交流电会电死人，几千伏静电会电死人吗？答案是绝对不会！这是因为静电电流非常小，当流过人体电流小于几毫安时，虽有电击感，无论电压多高也不会有生命危险，而静电起电机在工作时最大电流不到这电流的几百分之一，所以是100%的安全，是绝对安全的，即使不小心挨了电击，因放电电流极小，也不会对人身造成伤害，而且当人接近或接触发生电击时，其电压会迅速降到安全电压以下，所以可放心使用。
二、什么是静电魔球静电魔球或叫静电起电机，或叫范式静电起电机，是利用静电力的作用，当人体头发带上静电后，在静电力的作用下相互排斥作用，头发散立。
静电越高，散发效果越好，起到怒发冲冠效果。
本装置表演效果好，使用安全等特点。
除做娱乐、教学、科研等演示外，也能做静电吸引和排斥、电力线、火花放电、静电除尘、平板电容等实验。
本产品说明起电原理直观，从各方面保护操作人员和演示人员的生命安全。
用途广泛，演示效果最佳，是娱乐、科普、教学和科学实验的理想设备，由于静电电流小，静电魔球是绝对安全的。
感应起电机的原理及维修
ห้องสมุดไป่ตู้
常见故障和解决办法
1、驱动轮不稳和脱落 原因：螺丝栓得不稳，驱动轮转带脱落 解决方法：螺丝栓稳，更换驱动
轮转带 2、电刷脱落，不稳
原因：由于电刷与铝片经常性地摩擦造成的脱落 解决方法：焊接 3、金属生锈 原因：金属制品长期暴露在空气中和氧气发生了氧化反应，或者是被水
中的氧元素侵蚀成为氧化物。 解决方法：要除去铁锈，可以利用各种工具把它铲掉，在去掉铁锈以后，
感应起电机的原理及维修
结构
起电原理：
静电感应起电机的原理其实就是感应起 电。有机玻璃转盘上的铝箔片和电刷上的 铜丝密切接触，转盘转动时铜丝与铝片可 以摩擦起电，通过感应使其他铝箔片带上 电。集电杆通过尖端放电收集电荷可以储 存在莱顿瓶中，放电小球也通过螺旋弹簧 与莱顿瓶盖相接，两莱顿瓶储存足量的异 种电荷后，两放电球靠近时就会因高压击 穿空气放电而产生电火花。
使用的注意事项
1.感应起电机使用完毕，就将两放电球接触，使 正负电荷中和。但接触后就不能再转动手柄了， 否则起电盘上所有铝箔上的电荷完全中和，不 能起电。
2.只能顺时针方向转动手柄。 3.起电机摇动时应由慢变快，且不宜过快。 4.使用一段时间后应对起电盘进行清洁，清除掉
散落在起电盘上的导电箔和电刷摩擦出现的金 属粉末，改善绝缘性能，提高起电性能。
（3）将感应圈的输出端与 起电机的放电球连接, 打开感应圈并同时 旋转起电机, 放电球迅速放电, 断开感应圈, 起电机便能正常起电。
放电火花距离短
可能原因： 1.表面有毛刺或锈斑 2.电刷压力太大 3.绝缘不好 4.空气潮湿 5.莱顿瓶质量差 处理方法： 1.去掉毛刺或锈斑 2.使压力适当 3.改进绝缘 4.烘干 5.改进莱顿瓶
静电感应起电机的起电原理
为便 于说 明其 工作 原 理 ， 起 电机 皮 带 轮手 将
静 电感 应起 电机是 中学 物理 静 电实 验部 分重 要 的起 电仪 器 。在用静 电感 应起 电机做 丰富 多彩 的静 电实验 时 ， 有很 多学 生 提 出静 电 感应 起 电机 起 电原理 的 问题 。关 于 这个 问题 ， 不少 教 师 也 有
外起 电盘 的带 电 情 形 也 是 如此 。因 Ｐ 和 Ｐ 的转 动方 向相 反 ， 内外起 电盘 上 的导 电层 所 带 故
实是 个 电容 ， 来 储 电。莱 顿瓶 结 构 由两 层 筒 状 用 锡 箔组 成 ， 中间是 电介质 ， 上有 瓶盖 。悬空 电刷 上
的金 属杆 插入 瓶 盖 ， 末端 由一根 较粗 铜 丝 与 莱 顿
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２ 。 ４
Ｅ ｕ ａ ｏ Ｍ ｑ ｉｍｅ ｔＡ ｄ Ｅ ｐ ｒ ｎ ｏ ．３，Ｎ ． ｄ ｅ ｔ ｎ Ｅ ｕｐ ｎ ｎ ｘ ｅｉ ｔ １２ ｉ ｍｅ Ｖ ｏ１ ２，２ ０ ０７
维普资讯
的负 电荷 都 因感 应作 用积 聚在 Ｔ 上 ， 所 带 的正 。 其
起 电盘 上 的 ｓ 被 感 应 而 带 负 电荷 ， 转 到 ｎ， ２ ． ｓ 时与 ｎ 接 触 的外 起 电盘 上 的导 电层 被感 应 而带 ３ 正 电荷 ， 同时与 Ｉ 接 触 的外起 电盘 上 的导 电层带 ｌ ｄ 负 电荷 。 此 后 当 带 负 电 荷 的 ． 。 到 悬 空 电刷 ｓ 转
① 底 座 ② 莱 顿瓶 ③支 架 ④ 放 电叉 ⑤ 悬 空 电刷
了正 电 荷 。 由于尖 端 放 电 作用 ， 上 的正 电荷 Ｅ， 和 上 的 负 电荷 很 容 易 跟 ． 上 的 负 电荷 和 ｓ
⑥ 铝 箔 片 ⑦ 放 电小 球 ⑨ 莱 顿瓶 盖 ⑩ 驱 动轮
静电起电的控制
绿色环保
发展环保、无污染的静电控制 技术和产品，满足绿色可持续
发展的需求。
多学科交叉
加强物理学、化学、材料科学 等多学科在静电控制领域的交
叉研究，推动技术创新。
拓展应用领域
将静电控制技术应用于更多领 域，如环境保护、能源利用等
，提高其社会经济效益。
THANKS
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石油化工行业静电控制实例
1 2
石油化工行业静电控制重要性
石油化工行业中，由于涉及到大量的易燃易爆物 质，静电积累可能会导致火灾和爆炸等安全事故 。
静电产生原因
石油化工行业中的静电主要来源于管道、储罐、 装卸设施等设备和操作过程中。
3
静电控制措施
通过采用防静电接地、增加空气湿度、限制流速 等措施，可以有效地控制静电的产生和积累，防 止安全事故的发生。
航空航天行业静电控制实例
01
航空航天行业静电控制重要性
航空航天领域中，由于涉及到高精度仪器和设备，对于静电控制的要求
非常高。
02
静电产生原因
航空航天行业中的静电主要来源于高精度仪器、设备以及飞行器表面。
03
静电控制措施
通过采用防静电包装、防静电表面处理、增加空气湿度等措施，可以有
效地控制静电的产生和积累，保证飞行器的安全和可靠性。
故障而产生静电。
环境静电的防护
保持环境湿度
通过加湿器等设备，保持环境湿度在适当的范围内，以减少空气 中的静电。
铺设防静电地垫
在操作台等区域铺设防静电地垫，以减少人员行走等产生的静电。
避免使用易产生静电的物品
避免在易产生静电的环境中使用易产生静电的物品，如塑料制品等 。
05
范德格拉夫静电起电机
范德格拉夫静电起电机范德格拉夫静电起电机是一种利用静电起电原理的电器设备，广泛应用于实验室、医疗、工业生产等领域。
该起电机利用静电作用将原本平衡的电荷分开，使得正电荷在一侧聚集、负电荷在另一侧聚集，从而产生静电场。
当两个电荷之间存在电位差时，就会发生放电现象，产生电流。
这种静电起电机具有结构简单、操作便捷、效率高等特点，被广泛应用于科研、生产等领域。
范德格拉夫静电起电机的工作原理是基于范德格拉夫发电机的静电效应。
范德格拉夫电晶体通过静电作用将电荷限制在晶体表面，形成高压区和低压区，从而产生电势差。
通过放电电压将两个区域连接起来，从而将产生的电荷转移至高压区，形成电流。
这样就可以实现起电机的工作。
范德格拉夫静电起电机在实验室研究中有着广泛的应用。
例如，在物理实验中，可以利用范德格拉夫静电起电机产生高压电场，用于实验中的放电现象研究；在化学实验中，可以利用静电起电机产生足够的静电场，用于离子分析实验等。
这些实验都需要高压的电场条件，而范德格拉夫静电起电机正好可以满足这一需求。
除了在实验室中的应用外，范德格拉夫静电起电机还被广泛应用于医疗领域。
例如，静电起电机可以用于心脏手术中的静电除颤，通过产生静电场作用于心脏表面，消除心脏异常跳动。
此外，静电起电机还可以用于皮肤病患者的电治疗，通过改变皮肤表面的静电场，促进皮肤细胞的再生，加速伤口愈合。
在工业生产领域，范德格拉夫静电起电机也有着重要的应用价值。
例如，在纺织生产中，可以利用静电起电机对纤维进行带电处理，增强纤维之间的吸附力，提高纤维的质量；在印刷行业，可以利用静电起电机使油墨及时吸附在印刷材料表面，提高印刷效率。
这些应用都充分展示了范德格拉夫静电起电机在工业生产中的重要作用。
虽然范德格拉夫静电起电机在各个领域都有着广泛的应用，但在实际使用中仍然存在一些问题需要解决。
例如，起电机本身的维护和保养工作比较繁琐，需要定期进行清洁和润滑，以确保起电机的正常工作；另外，起电机在长时间使用后，静电效应会逐渐减弱，需要及时更换部件，保证电机的性能。
(静电起电原理)静电范德格拉夫起电机
范德格拉夫起电机工作原理我们大多数人都见过这个能让人们的头发直立的、称作范德格拉夫起电机的设备。
该设备看起来就像一个安装在底座上的大铝球，您可以从下图中看到它的效果。
Photo courtesy-->约翰·兹维萨和他的儿子近距离体验范德格拉夫起电机！您是否曾经想知道这个设备到底是什么、它是如何工作的、发明它的目的是什么以及您自己如何制作一台这样的设备？当然，它不是为了让人们的头发直立而发明的……或者，您是否曾经在干燥的冬日里拖着赤足走过地毯，然后在碰到某个金属物体时受到从未有过的电击？您是否曾想了解静电和静电贴纸的奥秘？如果您曾思考过上述任一问题，那么本文将为您提供完美的答案。
在本篇博闻网文章中，我们将对范德格拉夫起电机和静电进行一般性的讨论。
您甚至将学会如何制作自己的范德格拉夫起电机！要了解范德格拉夫起电机以及它的工作方式，您需要了解静电。
我们几乎全都熟悉静电，因为我们能在冬天看到并感觉到它。
在干燥的冬日，静电能够在我们的身体中累积，并且使电火花从我们的身体跳到金属物体或其他人的身体上。
当电火花跳跃时，我们能够看到、感觉到它，并听到电火花的声音。
词根英语中“electron”（电子）一词来自于希腊语中意思为amber（琥珀）的单词！在科学课上，您还可能用静电做过一些实验。
例如，如果您用丝绸摩擦玻璃棒或用毛线摩擦琥珀，那么玻璃和琥珀将产生静电荷，能够吸引小的纸片或塑料。
要了解在身体或玻璃棒产生静电荷时发生了什么事情，您需要了解组成我们日常所见之万物的原子。
所有物质都由原子组成，原子本身由带电粒子组成。
原子具有由中子和质子组成的原子核。
它们还具有由电子组成的“外壳”。
通常，物质呈电中性，这意味着电子和质子的数量相等。
如果原子具有的电子数超过质子数，则原子带负电。
如果它的质子数超过电子数，则带正电。
一些原子保持电子的能力比其他原子强。
物质保持电子能力的强弱决定了它在摩擦电序中的位置。
感应起电原理
静电感应（英文：Electrostatic induction）是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象。
一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。
如橡胶棒X原已带有负电荷，可称为施感电荷，若将导体D 接近带电体X时，由于同种电荷相斥、异种电荷相吸，于是X上的负电荷在D中所建立的电场将自由电子推斥至D的远棒一边，并把等量的正电荷遗留在D的近棒一边，直至D 中电场强度为零。
如果有一条接地引线接触到导体D，则会有若干电子流向大地。
导体D因失去电子而带正电荷，这种电荷称为感生电荷。
利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。
静电感应产生的原因：放入电场中的导体，其中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动使导体两端
分别出现等量异种电荷——感应电荷。
故导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动是产生静电感应的原因。
利用静电感应现象可以使导体带电。
早期的一些静电感应起电机就是根据这个原理制成的。
静电感应是物质（如金属，即导体）中电子流动的一种现象。
金属物体内部的电子移向表面，使表面带有与接近它的带电物体相反极性的电荷，并有静电力学现象和放电现象发生。
如果感应物体是电阻较小的良导体时，容易发生静电放电现象从而造成危害。
静电演示实验
可用演示电铃上的铃铛；3、直径约1 ～ 2cm的小钢球一个，做单摆实验的小钢 球就很好；4、适量长度的细棉线；5、 铁架台一个。
1、把起电机上两根放电杆前端的金属小球旋 下，拿掉球，分别套上铃铛；2、把细棉线一端系 在铁架台的横杆上，下端系在小钢球上，细线长约 80cm；3、调整两铃铛和小钢球的位置，使两铃铛 间的距离约4～5cm，把小钢球吊在两铃铛的正中 间，距离两铃铛约为1～ 2cm。
改装前实验装置图
改装后实验装置图
4、当安装和调整好以后，慢慢摇动几
下起电机，使电铃启动后停止摇动，待电铃 振动几下后，再慢慢摇动起电机，摇动几下 后又停下，这样摇动几下停一会儿，再摇动 几下又停一会儿……就能使电铃不断振动发 声。5、快速摇动起电机，就会在小球与两 个铃铛之间空隙产生雷击放电的电弧。
起电机起电后使两个铃铛带上异种电 荷，由于静电感应，金属小球上产生感应电 荷，距离带正电铃铛较近的一面出现负的感 应电荷，距离带负电铃铛较近的一面出现正 的感应电荷，小球在两个铃铛的中间受到两 边铃铛上电荷的吸引，处于一种不稳定状态， 很容易偏离平衡位置而摆向某个铃铛。
1、静电起电机一部；2、铃铛两个，
为了使静电电铃不断发声，只要不断地慢慢摇动 起电机就行了。但不要摇得太快，以免发生火花放电， 如果发生火花放电，小球会停止摆动。最好是首先慢 慢摇动几下起电机，使电铃启动后停止摇动，待小球 振动几下后，再慢慢摇动起电机，摇动几下后又停下， 这样摇动几下停一会儿，再摇动几下又停一会儿……就 能使电铃不断振动发声。对于具体情况还要看当时的 空气的湿度，若空气湿度小，摇动起电机的速度就要 慢一些，摇动次数也少一些;若空气湿度大，摇动起电 机的速度就要快一些，摇动次数也多一些，只要反复 试几次就会掌握其规律。如果空气干燥可以很好地演 示雷击放电现象。只要快速摇动起电机，就会在小球 与两个铃铛之间空隙产生雷击放电的电弧。
感应起电机起电原理的实验探究及其解释(1)
第29卷 第8期2009年8月 物 理 实 验 P H YSICS EXPERIM EN TA TION Vol.29 No.8 Aug.,2009 收稿日期:2009202223 作者简介:朱向阳(1960-),男,江西信丰人,信丰中学物理高级教师,从事中学物理实验教学与研究工作.基础教育研究感应起电机起电原理的实验探究及其解释朱向阳1,崔缨子2(1.信丰中学,江西信丰341600;2.赣州市第三中学,江西赣州341000) 摘 要:探究了对静电感应起电机正转和反转时起电现象的实验,结果表明感应起电机正转和反转时都能起电.通过模拟实验的推演,对起电原理作了合理的解释.关键词:静电感应;起电机;起电原理中图分类号:O441.1;G 633.7 文献标识码:B 文章编号:100524642(2009)08200222061 引 言J 2310型静电感应起电机(又称维氏起电机)是静电学中常用的实验仪器.在用静电感应起电机做静电实验时,有很多学生提出静电感应起电机起电原理的问题.关于这个问题,许多老师也很难说清楚[1].由于感应起电机的构造较为复杂和起电现象的微观变化,所以在一般情况下靠直觉是很难通过观察来了解起电原理,特别是使用时必须顺时针摇动摇柄才能起电,而逆时针摇动摇柄不能“起电”,着实让人感到难于理解.经查阅文献发现,关于正转起电原因:有人认为是大气中的带电粒子附着在导电膜上引起起电[1];有人认为是铜丝电刷与铝箔摩擦引起起电;有人认为是开始时两盘所带电荷不平均引起起电[2].而关于反转不起电原因:有人认为是正、负电荷的完全中和所致[3];有人认为是静电感应使电荷被消耗所致[4];有人认为是集电梳在起电盘上的位置不对所致[5].在以上文献的启发下,笔者对感应起电机正转和反转时的起电现象进行了实验探究,探究结果表明感应起电机正转和反转时都能起电.本文介绍该实验的探究方法和实验现象,并根据实验现象对感应起电机的起电原理作出合理的解释.2 感应起电机起电原理的模拟装置1)J 2310型静电感应起电机的主要构造如图1所示.图1 起电机实物图片2)在实验探究时,为了便于根据实验现象研究起电原理,笔者制作了感应起电机起电原理的模拟装置.为便于说明探究现象和分析起电原理,先将模拟装置做介绍.模拟装置如图2所示,主要由木板、纸板等材料制作而成.在木板(45cm ×35cm )上喷上白漆(或贴上白纸)作背景色,把1枚铁钉从木板背面中心钉入穿出正面作内外起电盘的固定轴,用深色纸板剪2个直径分别是18cm 和25cm 的圆盘套在铁钉上作起电盘.为了方便观察和说明问题,把小圆盘p 作实际起电机上的内起电盘(有摇柄的一侧),大圆盘P 作外起电盘.再用2根长分别是15cm 和20cm 的塑料管作内、外起电盘的电刷导电杆f 和F ,两端表示铜丝电刷(为了便于观察和拍照,导电杆两端不另装表示电刷的物件).2根导电杆互成90°,且均与水平方向成45°固定在铁钉上(实验时不跟随圆盘转动).导电杆把内、外起电盘的盘面等分成4块扇区,在各扇区上粘贴1块扇形纸片,表示各扇区内的导电膜铝箔(实际的起电机每块扇区上一般有5片以上的铝箔,后面的论述表明在起电机起电过程中,起电盘每旋转90°每块扇区内的铝箔所经历的微观起电变化相同,所以用1块纸片代表扇区内的所有铝箔),并用a ～d 和A ～D 分别把内外起电盘上的导电膜逐一编号.图2 起电机模拟装置在起电盘的两侧画出集电梳E 1和E 2、放电球T 1和T 2、莱顿瓶C 1和C 2及金属片S 的结构简图.用纸板剪取20个小圆片作正负电荷,一半画上正电荷符号,另一半画上负电荷符号,在记录实验现象和模拟推演时,把小圆片放在模拟装置相应的位置处,表示该处所带电荷的种类.3)在实际使用感应起电机时,通常把顺时针摇动摇柄(内起电盘顺时针旋转,外起电盘逆时针旋转)使感应起电机转动叫做正转;反之,称之为反转.3 感应起电机起电原理的实验探究3.1 实验探究所需器材和探究原理实验器材主要有:J 2310型静电感应起电机1台、测电笔的氖管1个、稍粗的单芯铝线和细铜丝等.实验探究的原理:手持氖管一端,使氖管另端靠近或接触带电体时,氖管里的发光部位总处在低电位端(如图3所示)[6],利用该特性,判断起电盘上各处是否带电和所带电荷的极性.氖管宜用图3所示的老式氖管,现在有种新式氖管因其里面的金属丝绕制不同于老式氖管,把其一端分别靠近(或接触)带正电荷和带负电荷的物体时,发光部位无明显改变,无法判断被测电荷的正负极性,所以不宜使用.图3 氖管结构及测试图3.2 实验探究起电机正转时的起电现象1)在暗室里持续摇动J 2310型静电感应起电机的摇柄使起电机正转,手持氖管一端,使氖管另一端先后靠近内、外起电盘的箔片和放电球T 1,T 2及莱顿瓶C 1,C 2的导电连接杆,观察各处是否带电和带电性质.图4是某次实验的实测结果.图4 正转电荷分布图内起电盘以电刷导电杆f 为分界线,起电盘上半部所有的导电膜铝箔都带负电荷,下半部所有的导电膜铝箔都带正电荷;外起电盘以电刷导电杆F 为分界线,起电盘上半部所有的导电膜铝箔都带正电荷,下半部所有的导电膜铝箔都带负电荷,示意图见图4.内、外起电盘以f 和F 正交所划分的4个扇区形成稳定的电荷区,其中左边扇区两盘均带正电荷,右边扇区两盘均带负电荷,上方内盘扇区带负电荷、外盘扇区带正电荷,下方内盘扇区带正电荷、外盘扇区带负电荷;放电球T 1和莱顿瓶C 1聚集的是正电荷,而放电球T 2和莱顿瓶C 2聚集的是负电荷.在探测过程中发现:内、外起电盘左右扇区的电场特别强,易使靠近的氖管发光,上下扇区的电场较弱,只有在氖管离盘面很近或与盘面接触时才发光.其原因是:左右扇区的电场是由内、外起电盘上同种电荷的电场叠加,叠加后形成的是强电场;而上下扇区的电场则是由内、外起电盘上异种电荷的电场叠加,叠加后形成的是弱电场.实验中还能明显地观察到:4把电刷与铝箔接触处有明显的放电火花,集电梳的尖端有电晕,起电机其他有毛刺的部位也有光亮.32第8期 朱向阳,等:感应起电机起电原理的实验探究及其解释从图4中可看出:两盘上的导电膜铝箔每次通过本盘电刷后所带电荷的极性都与原来所带电荷的极性相反.2)大多数文章(包括仪器说明书)认为左、右扇区的导电膜铝箔分别经过集电梳E1和E2时,铝箔上所带的电荷与集电梳感应出的异种电荷形成尖端放电而中和,使经过集电梳后的铝箔不再带电(呈现电中性),并以此推演下步的起电情况.上述观点与实验探测的结果不相符.实验探测到经过集电梳E1和E2后的铝箔跟尚未经过集电梳的铝箔都同样能使氖管发光,且发光亮度无明显变化,电荷极性也相同,若铝箔已被电刷刮伤有毛刺,还可看到经过集电梳后而靠近电刷时(未与电刷接触)的铝箔会产生电晕放电,这说明经过集电梳后的铝箔还同样带有电荷.所以,以经过集电梳后的铝箔不再带电来推演下步的起电情况,其结果缺乏科学性.为了进一步探究集电梳E1和E2在起电机中的作用,笔者把集电梳E1和E2移开起电盘后进行实验.实验结果是除了莱顿瓶和放电球不带电外,内、外起电盘上所带电荷情况跟图4相同.这说明有无集电梳对起电盘的起电没有任何影响,但对莱顿瓶和放电球能否“收集”到电荷起到关键作用.因此,可以把静电感应起电机分作2个系统,即由内、外起电盘和电刷等组成的“起电系统”和由集电梳、莱顿瓶和放电球等组成的“集电系统”.3.3 实验探究起电机反转时的起电现象1)在通常情况下使用J2310型静电感应起电机,只能顺时针摇动摇柄使起电机正转,如逆时针摇动摇柄,摇柄会从转动轴上退出.为了能实验探究起电机反转时的起电现象,可用手固定皮带轮,然后顺时针转动摇柄,使摇柄在转动轴里套紧.套紧后的摇柄可顺时针摇动使起电机正转,也可逆时针摇动使起电机反转.2)在暗室里持续摇动起电机的摇柄使起电机反转,手持氖管一端,使氖管另一端先后靠近内、外起电盘的箔片和放电球T1,T2及莱顿瓶C1,C2的导电连接杆,观察各处是否带电和带电性质.图5是某次实验的实测结果.内起电盘以电刷导电杆f为分界线,起电盘上半部所有导电膜铝箔都带正电荷,下半部所有导电膜铝箔都带负电荷;外起电盘以电刷导电杆F为分界线,起电盘上半部所有的导电膜铝箔都带正电荷,下半部所有的导电膜铝箔都带负电荷.内、外起电盘以f和F 正交所划分的4个扇区形成稳定的电荷区,其中左边内盘扇区带负电荷、外盘扇区带正电荷,右边内盘扇区带正电荷、外盘扇区带负电荷,上方扇区两盘均带正电荷,下方扇区两盘均带负电荷,放电球T1,T2和莱顿瓶C1,C2均不带电.内、外起电盘强电场区由正转时的左右扇区变为上下扇区,弱电场区由正转时的上下扇区变为左右扇区.图5 反转电荷分布图实验中还能明显地观察到:4把电刷与铝箔接触处有明显的放电火花,集电梳的个别尖端有时也有电晕(但比正转时弱得多),起电机其他有毛刺的部位也有光亮.从图5中可看出:两盘上的导电膜铝箔每次通过本盘电刷后所带电荷的极性都与原来所带电荷的极性相反,跟正转时的情况相同.3)从图5中可看出,起电机反转时起电系统也在不断地起电,但内、外起电盘均带正电荷或负电荷的扇区已稳定在f和F正交所划分的上、下扇区,而分别经过集电梳E1和E2的左、右扇区的内、外起电盘均带异种电荷.由于集电梳E1和E2各自同时收集的是异种电荷,异种电荷在集电梳上发生中和,结果使集电系统无法储集电荷.但若把集电梳E1和E2安装在图5中的上、下扇区内,集电系统应该可以起到“集电”和向外“供电”的作用.为了证实这一猜想,笔者进行了下述实验.用单芯铝线和细铜丝自制成2个集电梳,分别安装在起电机的上、下扇区内,各集电梳的另一端分别与起电机的左右集电杆连接,使起电盘4个扇区均有集电梳.实验时先把2个放电球靠近(相距1cm左右),然后使起电机正转,可看到两球间发生火花放电并伴随有空气的爆鸣声.再使起电机反转,同样可看到两球间发生火花放电并42 物 理 实 验第29卷伴随有空气的爆鸣声.实验探究的结果表明:J2310型静电感应起电机反转时,起电系统也在起电,集电系统不能集电是因为集电梳的位置不对.3.4 实验探究电刷装置对起电的影响J2310型静电感应起电机的内、外起电盘上各有1根导电杆,导电杆两端均安装有铜丝电刷, 2根导电杆互成90°,并且都与水平方向成45°固定在起电盘的固定轴上,组成电刷装置,各电刷与盘面上的铝箔紧密接触.电刷装置对起电机起电的影响,笔者做了实验探究.1)拆除电刷装置中的1把电刷后使起电机正转或反转,实验结果是起电机不能起电.这说明电刷是起电机起电系统不可或缺的部件.所以,在使用起电机时,必须使4把电刷都与铝箔紧密接触才能起电.2)把起电机内、外起电盘上的电刷导电杆各旋转90°(通过拆除、安装的办法)相互交换所对的位置,再使起电机正转或反转进行实验.起电机正转时实测的结果与图5情况相同,起电系统能够起电,但集电系统不能集电;起电机反转时实测的结果与图4情况相同,起电系统能够起电,集电系统也能够集电.3)J2310型静电感应起电机内、外起电盘上的导电杆,已通过金属固定轴连通为一体.这种结构对起电是否会产生影响,笔者也做了实验探究.在1根胶皮铝芯线的两端固定一些细铜丝自制成电刷,用它替代内起电盘(或外起电盘)上的电刷,使内、外起电盘上的导电杆互不连通,然后使起电机正转或反转进行实验.实验结果表明:2根导电杆是否连通对能否起电没有影响.如果把自制电刷的铝线剪断(即同一起电盘的2把电刷相互断开)后进行实验,结果是起电机不能起电,这表明同一导电杆两端的电刷是靠导电杆进行相互作用的.所以,起电机在其他情况正常时还不能起电,可能是2把电刷之间由于某种原因(如电刷与导电杆接触处生锈)使他们断开所致.4)有些教师认为感应起电机是由于铜丝与铝箔的摩擦而起电,为了探究起电机起电是否与“摩擦起电”有关系,笔者用同台起电机的4片铝箔代替铜丝电刷(同种物质相互摩擦)进行了实验探究.实验结果是起电机照样起电,这说明电刷起导电作用,而不起“摩擦起电”的作用.4 感应起电机起电原理的解释根据上述实验现象,并通过用起电原理模拟装置对静电感应起电机的起电机理和集电机理的模拟推演,笔者认为“静电感应”和“正负电荷中和”是静电感应起电机起电的基本原理.在上文中已把静电感应起电机分作“起电系统”和“集电系统”两部分,为了方便论述,下面分别对“起电原理”和“集电原理”进行说明.4.1 感应起电机的起电原理1)正转起电过程.如图2所示,假设在导电杆f上端电刷所对外起电盘的位置处(在其他位置处,起电的情形类似),受到大气中较多的正电荷(如是负电荷,起电的情形类似)粒子碰撞.当起电机正转时,逆时针旋转的外起电盘(下称P 盘)上B区铝箔经过此处时便带上正电荷,同时使顺时针旋转的内起电盘(下称p盘)上经过电刷的a区铝箔,由于静电感应带上负电荷,而与f 下端电刷接触的c区铝箔则被感应出正电荷,P 盘上的D区铝箔带上负电荷,如图6所示.图6 正转开始时p盘和P盘同时旋转90°至图7位置时,P盘B区带正电荷的铝箔和D区带负电荷的铝箔分别与F两端的电刷接触,如图7(a)所示.由于F 的连接,使正负电荷发生中和,导致两区的铝箔成电中性,但同时旋转到此位置上的p盘c区带正电荷的铝箔和a区带负电荷的铝箔,由于静电感应,使B区和D区上的铝箔重新带上电荷.根据感应规律,B区铝箔带上负电荷,D铝箔带上正电荷.结果使它们经过电刷后所带电荷的极性,刚好跟经过电刷前所带电荷的极性相反.与此同时,C区铝箔也进入大气中的正电荷粒子碰撞位置而带上正电荷,由于静电感应,使b区和A区铝箔带上负电荷,而d区铝箔带上正电荷.最后结果各区铝箔带电情况如图7(b)所示.52第8期 朱向阳,等:感应起电机起电原理的实验探究及其解释(a )电荷变化前 (b )电荷变化后图7 正转90°时当p 盘和P 盘继续旋转至刚好180°时,两盘上便以f 和F 正交划分的4个扇区,形成不同的电荷分布区,其中左边扇区的内、外盘均带正电荷,右边扇区的内、外盘均带负电荷,上、下扇区的内、外盘均带异种电荷,如图8所示.图8 正转180°此后,因为内、外盘各铝箔均带上了电荷,起电机继续正转,各铝箔经过电刷时,在“正负电荷中和”和“感应起电”这两个物理过程的作用下,改变所带电荷的极性,从而不断地自激起电.至此,空气中的电荷源就不再起作用了.因此,仪器说明书上把“电刷装置”叫做“中和电刷”,同时在括号内注释为“感应电刷”,笔者认为是有道理的.2)反转起电过程.反转起电和正转起电的原理相同,但反转时(以图2情况为例),由于开始带正电荷的是P 盘的A 区铝箔,在静电感应的作用下,p 盘的d 区和b 区铝箔分别带负电荷和正电荷,而P 盘的C 区铝箔则带上负电荷,结果反转180°后便形成图5所示的电荷分布.4.2 感应起电机的集电原理1)正转集电过程.如图4所示,在左边扇区,当内、外起电盘上均带正电荷的铝箔同时相向经过集电梳E 1时,由于静电感应使E 1感应出负电荷,而与E 1相连接的放电球T 1(下称T 1)和莱顿瓶(下称C 1)内则被感应出正电荷,E 1感应出的负电荷又聚集在电梳尖端而形成电晕放电,结果使正电荷储集在T 1和C 1上,而经过E 1后带正电荷的铝箔则继续旋转,旋转到与电刷接触时,铝箔所带的正电荷则与导电杆另端电刷接触的铝箔所带的负电荷中和,当有带正电荷的铝箔持续经过E 1时,T 1和C 1就能不断地储集正电荷.同理,同时在右边扇区内、外起电盘上均带负电荷的铝箔持续经过E 2后,使T 2和C 2内不断地储集负电荷.当C 1和C 2处储集的正、负电荷不断增加,T 1和T 2之间的电压也随之升高,在电压达到T 1和T 2之间空气的击穿电压值时,T 1和T 2之间就会产生火花放电.值得一提的是:大多数文章(包括仪器说明书)认为左、右扇区的导电膜铝箔分别经过E 1和E 2时,铝箔上所带的电荷与集电梳感应出的异种电荷形成尖端放电而中和,使经过集电梳后的铝箔不再带电(呈现电中性),并以此推演下步的起电情况.这不仅与实验事实不相符,并且以此推演出起电机反转不起电的错误结论.2)反转集电过程.如图5所示,在左边扇区,当内、外起电盘上分别带负、正电荷的铝箔同时相向经过E 1时,由于静电感应使E 1两侧感应出正、负电荷,而与E 1相连接的T 1和C 1内也被被感应出正、负电荷,由于正、负电荷相互抵消,结果使T 1和C 1内无法储集电荷.同理,T 2和C 2也是无法储集电荷.起电机反转时,如果在上、下扇区安装有集电梳,跟“正转集电过程”相同,放电球和莱顿瓶便可“储集”到电荷,这在“实验探究”中已得到证实.文献[4]将J 2310型静电感应起电机的前后电刷位置顺时针旋转90°再固定,然后,使起电机反转才能起电(正转集电系统不能集电).根据上述起电原理和集电原理进行模拟推演,结果说明其起电情形跟电刷位置未改变时的正转起电完全相同,用数学语言来说是“负负得正”的结果.所以它不是J 2310型静电感应起电机真正意义上的反转起电.参考文献:[1] 张德新.静电感应起电机的起电原理[J ].教学仪器与实验,2007,23(12):24225.[2] 张德启,李新乡,陶洪.物理实验教学研究[M 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and practiceSH EN Gui 2ping ,L UO Wan 2fa(Depart ment of Physics ,Xiamen University ,Xiamen 361005,China )Abstract :The reform and practice of const ructing new experimental curriculum system for mod 2ern p hysics experiment is discussed in t his paper.In t he new curriculum system ,experiment content is modularized ,and t he opening experimental teaching mode is adopted at t he same time by using t he met hod of “categorization and overall consideration ”.Furt hermore ,t he cultivation of basis knowl 2edge ,experimental skills and scientific research abilities for p hysical professionals are taken into ac 2count in t he const ruction of t his new modular curriculum system for modern p hysics experiment.K ey w ords :modern p hysics experiment ;teaching content ;teaching mode ;curriculum system[责任编辑:尹冬梅]72第8期 朱向阳,等:感应起电机起电原理的实验探究及其解释。
静电工作原理
静电工作原理
静电是指物体表面的电荷分布不平衡所产生的现象。
静电的工作原理主要涉及电荷的移动和积聚。
在一个物体中，正电荷和负电荷通常是平衡的。
然而，当物体与其他物体摩擦或分离时，电荷会发生移动。
例如，在摩擦过程中，物体表面的电子可能会转移到另一个物体上，使得一个物体带有正电荷，另一个物体带有负电荷。
当两个带有相同电荷的物体靠近时，它们会相互排斥，因为电荷之间有电力作用力。
相反，当一个带有正电荷的物体接近一个带有负电荷的物体时，它们会被互相吸引。
静电也会影响介质中的电荷分布。
例如，在绝缘体中，电荷会在材料内部累积，而在导体中，电荷则能自由流动。
静电的工作原理被广泛应用于许多技术和设备中。
例如，静电粘附可以用于制造具有特定性质的粘合剂，静电喷涂可以用于涂装，静电除尘可以用于去除表面上的尘埃等等。
此外，静电也是许多电子设备中不可或缺的组成部分，例如静电屏幕、静电吸盘等。
总之，静电的工作原理涉及电荷的移动和积聚，并通过电荷之间的相互作用产生各种现象和应用。
这是一项重要且广泛应用的物理原理。
巧用PPT动画模拟感应起电机起电原理
龙源期刊网
巧用PPT动画模拟感应起电机起电原理
作者：杨绍兰夏艳
来源：《物理教学探讨》2014年第02期
摘要：介绍了静电感应起电机的起电原理，并重点介绍了一种用最普通、简单的PPT课
件实现对感应起电机起电过程进行动画模拟的方法。
关键词：PPT课件；动画模拟；静电感应起电机
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）2（S）-0054-3
静电感应现象在生活中有着广泛的应用，如静电除尘、静电喷涂、静电复印等等。
其实，在高中物理教学中静电感应也有着很多重要的应用，比如静电感应起电机。
静电感应起电机是中学物理静电实验部分经常使用的一种起电仪器，用静电感应起电机可以做很多丰富多彩的静电实验，从而帮助学生很好的理解电学静电部分的一些基本概念和规律。
因此，在中学物理教学尤其是静电学部分的教学中，韦氏静电感应起电机起着非常重要的作用。
光学静电小实验报告
一、实验目的1. 了解静电现象的基本原理。
2. 掌握摩擦起电的方法和规律。
3. 通过光学实验，观察静电现象的视觉效果。
二、实验原理静电现象是指物体表面由于摩擦等原因而带上电荷，使物体表现出吸引轻小物体、排斥同类电荷等性质。
摩擦起电的实质是电荷的转移，即摩擦过程中，一个物体失去电子而带上正电荷，另一个物体得到电子而带上负电荷。
本实验利用摩擦起电现象，通过光学方法观察静电效应，进一步了解静电性质。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：验电器、静电起电机、白纸、剪刀、胶带、激光笔、尺子等。
2. 实验材料：橡胶棒、塑料棒、玻璃棒、细线、轻小物体（如纸屑）等。
四、实验步骤1. 摩擦起电：将橡胶棒与塑料棒进行摩擦，使塑料棒带上负电荷，橡胶棒带上正电荷。
2. 验电：将验电器的一端接触塑料棒，观察验电器指针是否偏转。
若指针偏转，则证明塑料棒带电。
3. 观察静电效应：将橡胶棒靠近一张白纸，观察是否出现吸引轻小物体的现象。
若出现，则证明橡胶棒带电。
4. 光学观察：用激光笔照射橡胶棒，观察激光束在橡胶棒表面发生折射、反射等现象。
5. 比较不同材料的静电效应：分别用橡胶棒、塑料棒、玻璃棒进行摩擦起电实验，观察不同材料的静电效应。
五、实验结果与分析1. 摩擦起电：塑料棒与橡胶棒摩擦后，塑料棒带负电荷，橡胶棒带正电荷。
2. 验电：验电器指针偏转，证明塑料棒带电。
3. 静电效应：橡胶棒靠近白纸时，吸引轻小物体，证明橡胶棒带电。
4. 光学观察：激光束在橡胶棒表面发生折射、反射等现象，证明静电场对光束产生作用。
5. 不同材料的静电效应：橡胶棒、塑料棒、玻璃棒摩擦起电后，均能吸引轻小物体，但静电效应强度不同。
六、实验结论1. 静电现象是由于物体表面摩擦而带上电荷，使物体表现出吸引轻小物体、排斥同类电荷等性质。
2. 摩擦起电的实质是电荷的转移，一个物体失去电子而带上正电荷，另一个物体得到电子而带上负电荷。
3. 静电场对光束产生作用，使光束在物体表面发生折射、反射等现象。
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范德格拉夫起电机工作原理
我们大多数人都见过这个能让人们的头发直立的、称作范德格拉夫起电机的设备。
该设备看起来就像一个安装在底座上的大铝球，您可以从下图中看到它的效果。
Photo courtesy
-->约翰·兹维萨和他的儿子近距离体验范德格拉夫起电机！
您是否曾经想知道这个设备到底是什么、它是如何工作的、发明它的目的是什么以及您自己如何制作一台这样的设备？当然，它不是为了让人们的头发直立而发明的……或者，您是否曾经在干燥的冬日里拖着赤足走过地毯，然后在碰到某个金属物体时受到从未有过的电击？您是否曾想了解静电和静电贴纸的奥秘？
如果您曾思考过上述任一问题，那么本文将为您提供完美的答案。
在本篇博闻网文章中，我们将对范德格拉夫起电机和静电进行一般性的讨论。
您甚至将学会如何制作自己的范德格拉夫起电机！
要了解范德格拉夫起电机以及它的工作方式，您需要了解静电。
我们几乎全都熟悉静电，因为我们能在冬天看到并感觉到它。
在干燥的冬日，静电能够在我们的身体中累积，并且使电火花从我们的身体跳到金属物体或其他人的身体上。
当电火花跳跃时，我们能够看到、感觉到它，并听到电火花的声音。
词根英语中“electron”（电子）一词来自于希腊语中意思为amber（琥珀）的单词！
在科学课上，您还可能用静电做过一些实验。
例如，如果您用丝绸摩擦玻璃棒或用毛线摩擦琥珀，那么玻璃和琥珀将产生静电荷，能够吸引小的纸片或塑料。
要了解在身体或玻璃棒产生静电荷时发生了什么事情，您需要了解组成我们日常所见之万物的原子。
所有物质都由原子组成，原子本身由带电粒子组成。
原子具有由中子和质子组成的原子核。
它们还具有由电子组成的“外壳”。
通常，物质呈电中性，这意味着电子和质子的数量相等。
如果原子具有的电子数超过质子数，则原子带负电。
如果它的质子数超过电子数，则带正电。
一些原子保持电子的能力比其他原子强。
物质保持电子能力的强弱决定了它在摩擦电序中的位置。
如果一种材料在与其他材料接触时更容易放弃电子，则它在摩擦电序中具有更高的正电性。
如果一种材料在与其他材料接触时更容易“捕获”电子，则它在摩擦电序中具有更高的负电性。
下表显示了您可以在家中找到的许多材料的摩擦电序。
摩擦电序中的正电性材料位于顶部，负电性材料位于底部：
人手（尽管通常过于潮湿）极强正电性
兔皮
玻璃
人的头发
尼龙
毛线
毛皮
铅
丝绸
铝
纸
棉花
钢电中性
木头
琥珀
硬橡胶
镍、紫铜
黄铜、银
金、铂
聚酯
苯乙烯（泡沫聚苯乙烯）
保鲜膜
聚安酯
聚乙烯（例如透明胶带）
聚丙稀
聚氯乙烯（PVC）
硅
特氟纶极强负电性
（上面的列表摘自Nature\'s Electricity，由查尔斯·亚当斯编写。
）
摩擦电序中两种物质的相对位置表明它们在相互接触时所具有的行为。
丝绸摩擦玻璃将导致电荷分离，因为它们在表中相差多个位置。
同样的情况也发生在琥珀和毛线身上。
在表中相隔越远，效果就越明显。
当两种不导电的材料互相接触时，这两种材料之间将形成化学键，也称作粘合力。
根据材料的摩擦电属性的不同，一种材料可能“捕获”另一种材料的一些电子。
如果两种材料现在彼此分离，则会发生电荷不平衡现象。
捕获电子的材料现在带负电，而失去电子的材料现在带正电。
这一电荷不平衡现象是“静电”产生的来源。
这里的“静”一词带有欺骗性，因为它意味着“不运动”，而实际上电荷不平衡的流动很常见并且很必要。
您在触摸门把手时感觉到的电火花正是这类流动的一个例子。
您可能感到好奇，为什么不是每次从桌子上拿纸时都能看到电火花。
电荷的数量取决于涉及的材料以及连接材料的表面区域的大小。
用放大设备观察时，许多表面都看起来非常粗糙或凹凸不平。
如果弄平这些表面以便使更多表面发生接触，则电荷（电压）无疑将增加。
静电学中的另一个重要因素是湿度。
如果天气非常潮湿，则电荷不平衡不会持续一段有效的时间。
请记住，湿度是衡量空气中湿气的量度标准。
如果湿度高，则湿气会覆盖在材料表面，为电子流动提供一条低阻抗的路径。
此路径使电荷可以“重新组合”，从而中和了电荷不平衡。
同样，如果天气非常干燥，则电荷可能累积至高达数万伏的极高电平！
不是源于摩擦静电电荷不是由摩擦引起。
许多人对此存在误解。
将气球在您的头上进行摩擦或者在地毯上拖着脚走都会累积电荷。
静电和摩擦之间的联系在于它们都是粘合力的产物。
将材料放在一起摩擦可以增加静电电荷，因为有更多表面区域发生接触，但摩擦本身与电荷没有任何关系。
想象一下您在干燥的冬日受到的电击。
根据您的鞋底类型和地板材料的不同，您可以累积足够的电压，使电荷跳到门把手上，从而使您保持电中性。
您可能回忆起过去的“静电贴纸”商品。
干衣机中的衣服会累积静电电荷。
干衣机提供了旋转的低湿气环境，从而使衣服相互之间不断接触和分离。
电荷很容易累积至足够高的水平，从而导致材料吸引和“附到”带相反电荷的表面（这里是指您的身体或其他衣服）。
您可以用来消除静电的一种方法是用一些水稍微湿润一下衣服。
同样，水使电荷可以泄漏，从而使材料保持电中性。
应该注意的是，如果空气中存在尘埃，那么空气将更容易在电场中分离。
这意味着尘埃使空气更容易电离。
电离后的空气实际上是被剥夺了电子的空气。
发生这种情况后，空气就变为了等离子体——一种非常好的导体。
一般来说，向空气中加入杂质可提高其导电性。
空气中有杂质和空气中有湿气的效果是一样的。
两种情况下都不容易产生静电。
如果空气中存在这些杂质，那么这通常意味着它们也存在于您所使用的材料上。
空气状况是材料状况的良好标尺——材料通常像空气一样分解，只是更快一些。
既然您了解了有关静电的一些知识，那么就很容易理解范德格拉夫起电机的用途了。
范德格拉夫起电机是一种用来产生静电并使其可用于实验的设备。