静电感应起电机
范德格拉夫起电机最全的介绍
范德格拉夫起电机最全的介绍1.范德格拉夫起电机的基本原理范德格拉夫起电机的基本原理是利用静电感应的原理，通过机械轮转或人工运动导致可触及的电荷积累并转移，最终产生高电压。
这种电机的主要组成部分包括一个懒马碳刷和一个中央电极。
当懒马碳刷与中央电极摩擦时，电荷从中央电极传递到懒马碳刷，形成静电感应。
然后，这些电荷通过轮转的玻璃或带电体输送带传递给静电发生器，从而产生高电压。
2.范德格拉夫起电机的结构范德格拉夫起电机由几个组成部分构成，包括一个中央电极、一对懒马碳刷、一个静电发生器和一个轮转的玻璃或带电体输送带。
中央电极是固定的，通常呈圆柱形，并与懒马碳刷接触。
懒马碳刷一端通过一个绝缘框架与中央电极相邻，另一端则可触及外部电荷。
静电发生器是一个绝缘的金属球形容器，其中包含一个静电感应装置和一个高压静电电源。
3.范德格拉夫起电机的工作过程当懒马碳刷与中央电极摩擦时，中央电极上的电荷被转移到懒马碳刷上。
然后，这些电荷被输送到静电发生器。
静电发生器通过静电感应装置将电荷转移到高压电压上，然后通过高压导线传送到输出端。
输出端可以连接到一个金属球或其他设备上，从而将高电压释放到外部环境中。
4.范德格拉夫起电机的应用范德格拉夫起电机主要用于教学和实验室研究，用于展示静电现象和高电压效应。
它也可以用于驱动一些简单的高电压装置，如静电发生器、闪电管、电晕放电器、科学展示装置等。
范德格拉夫起电机还可以用于产生高电压用于实验、科研或特定应用。
5.范德格拉夫起电机的优势和限制范德格拉夫起电机具有产生高电压的能力，可以实现数千伏的高电压输出。
它具有结构简单、易于操作的优点，并且不需要外部电源，在一些特殊环境下仍能工作。
然而，范德格拉夫起电机也存在一些限制，如不能产生大电流、输出电压不稳定、高频率时易产生电火花等。
总结：范德格拉夫起电机是一种利用静电原理产生高电压和高频率的电机。
它通过机械摩擦将电荷积累并转移，最终通过静电感应产生高电压输出。
维姆胡斯感应起电机原理详解
维姆胡斯感应起电机原理丁炳亮一、小电荷的放大假如我们需要一个带1C 电量的小球，但是手头上只有一个带0.1C 电量的小球，如何能使小球的电量增加呢？下面将用一种非常简单的方法就可以使小球带的电量增加很多倍。
（第一步）（第二步）（第三步）刚开始只有小球A是带少量电荷的，经过第二、第三步后得到了带电量比小球A多小球B1、B2。
重复二、三步骤可以得到带更多电量的小球。
上面实验中旁边的小球称为施感小球，中间两个小球用金属导杆连接在一起构成了电偶极子，移去连接小球的金属导杆再移开旁边的施感小球即可得到两个带异种电荷且电荷量略比施感小球多些的小球。
当然，如果施感小球离中间两个小球太远就不一定能得到比施感小球多的电荷量。
假设施感小球带的电荷量为Q1，一个施感小球能使电偶极子一边的小球得到电荷量为KQ1（可以肯定K是小于1），电场具有叠加性，则左右两个施感小球能使电偶极子一边的小球得到电荷量为2KQ1。
2KQ1>Q1才能保证重复实验二、三步电荷量是不断增加的，即K>1/2。
另外，需注意是先移开连线中间小球的金属导杆再移开施感小球，否则中间两个小球不能得到感应电荷。
这点将在后面解释感应电机为什么反转不起电。
二、电荷的收集与存储为了能得到更多的电荷需要在小球带的电荷达到一定量时用装置存储起来，但是一次只收集存储其中的一对小球，也就是说要轮流收集两对小球上的电荷，因为要留一对做为下一步的施感小球。
存储电荷用的是一个特殊电容器（耐电压高，电容量小），称为莱顿瓶。
如果莱顿瓶一直连在小球上则一有些电荷就会被存储，施感小球的电荷量一直上不去，使得产生电荷速度缓慢。
所以需要在小球电荷达到一定量才开始收集存储。
实现该目的的方法就是利用间隙放电，如下图中的集电梳，集电梳与小球之间有一定的间隙，当小球电荷量达到一定量时，间隙放电，才开始对莱顿瓶充电。
电刷莱顿瓶三、用旋转装置实现电荷的产生和收集我们需要把上面实验的两对小球和两个金属导杆以及收集电荷的集电梳全部装到一个旋转装置中，该旋转装置通过旋转就可以自动重复完成上面实验的步骤。
滴水起电机原理
滴水起电机原理滴水起电机原理：装置的每一部分开始时几乎都不带电，由于水中有正负离子（正负电荷），水滴可能偶然地把极微量的电荷带给金属水桶，造成水桶带有微量电荷。
任何一个桶获得少量的不平衡电荷，就足以开始充电过程。
假设左边桶获得正电荷，则与之相连的右边导电环也有一定的正电荷。
由于静电感应作用，右手导电环上的正电荷，会吸引负电荷到右边的水流中。
右边的水滴会携带负电荷滴落，最终滴到右边的桶内，使右边的桶所带负电荷增加积累，从而又使与之相边的左边导电环也带负电荷，它将会吸引正电荷到左边的水流中。
当水滴落到桶内，他们各自携带的正负电荷就会转移到铁桶上并积累。
因此，正电荷由于左边导电环的吸引作用被吸引到左边水流，使左边铁桶携带正电荷不断积累。
负电荷被吸引到右侧水流，使右边铁桶携带负电荷不断积累。
这个正反馈过程使每个桶和导电环获得更多的电荷，形成更强的静电感应，如此这般积少成多，循环进行，电荷分离速度逐步加快电荷积累量随时间呈指数增长，一会儿便能在两根金属桶之间建立起一万五千伏以上的高电压。
最后，当两个金属水桶之间达到高电压时，可能会看到一些效果。
电火花可能会瞬时在的两个桶或环的圆弧之间产生，从而降低每个桶上的电荷；或者如果这是种情况不容易发生，水桶将击碎向他们滴下的水滴，并可能使带同种电荷的水滴落不到下面的金属桶内，从而形成向上飞溅的水珠；或者电荷足够大时，水滴也可能被吸引到带异种电荷的导电环上发生中和，使带电量暂时下降。
这些影响都将限制装置达到电压的极限。
从能量转化或转移的角度来看，静电的能量来自于让水滴下降所释放的引力能量。
大部分能量转化为内能浪费，例如当水滴滴在水桶里的时候。
该仪器可以扩展到两个以上的水滴流。
静电感应起电机原理
静电感应起电机原理静电感应起电机是一种将静电能转化为电能的装置。
其工作原理基于静电感应和电荷分离的现象。
下面将详细介绍静电感应起电机的工作原理。
静电感应是指当一个导体与带有电荷的物体接触或靠近时，导体上会出现电荷分布的现象。
在静电感应起电机中，主要使用了电荷分离的原理。
静电感应起电机通常由以下几个基本部分组成：刷子、旋转轴、传动带、感应电极和外部电源。
首先，静电感应起电机的旋转轴上固定着带有刷子的金属轴。
这些刷子与外部电源相连，通过电源向感应电极提供电荷。
接下来，静电感应起电机的感应电极由一个或多个金属板构成，被放置在旋转轴周围。
感应电极与旋转轴保持一定的距离。
当旋转轴开始旋转时，感应电极靠近和离开刷子。
当感应电极靠近刷子时，刷子将带有正电荷的电子传输到感应电极上。
这个过程称为感应电极的充电。
当感应电极离开刷子时，感应电极上的电荷保持不变。
这是因为电荷是静电产生的，只有在电荷重新分布时才会改变。
由于感应电极的形状和位置，电荷的分布将在感应电极上产生不均匀的电场。
这个电场将产生一个力矩，使得感应电极开始旋转。
感应电极的旋转又使得刷子接触感应电极的不同区域，进一步改变感应电极上的电荷分布。
这将导致感应电极持续旋转，从而驱动起电机的运转。
需要注意的是，静电感应起电机只能产生极低的电能输出。
它主要用于一些特定的应用，如静电清洁器、静电发生器等。
总结一下，静电感应起电机通过静电感应和电荷分离的原理，将静电能转化为机械能，并最终输出电能。
它是一种简单而有效的装置，但输出能量较低，适用范围有限。
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
・
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
感应起电机的结构分析与使用技巧
2017年第11期教育与装备研究技术方法感应起电机的结构分析与使用技巧朱杏英摘要：文章从剖析感应起电机的构造、部件作用这一视角出发，分析了仪器结构设计、材 料选取和工艺制作等方面存在的缺陷，提出了改进建议，并解析了起电机的使用技巧和注 意事项。
关键词：感应起电机；电刷；莱顿瓶高中物理教材中，“静电场”这一章节最为 抽象、实验最难成功。
作为帮助学生理解基本 概念和规律的演示教具，静电感应起电机在静 电实验中的地位首屈一指。
但在我们的常规实 验仪器使用率检查中，起电机使用率不到20%。
教师普遍反映起电机起电效果差、不易起电。
其实，只要我们了解起电机各个部件的 作用，正确安装、调整以及规范使用，就能很好 地将起电机广泛应用于各个静电实验中。
一、起电部件的结构与使用技巧起电机的结构和各部件名称见图1。
两个 起电盘分别固定在两个受动轮的轮轴上，当同 轴的两个驱动轮旋转时，两根交叉的皮带分别 带动两个受动轮反向旋转，从而使两个起电盘 也反向转动。
因此，在安装和更换皮带时不可 忽略两根传动皮带的方向。
若传动皮带安装错 误导致两个起电盘同向转动，则两个起电盘上 正对的铝片由于静电感应带的是异种电荷，同 时经过集电梳，将被中和而不能起电。
在起电盘转轴上，前后固定了两根电刷，两电刷的方向互为90°夹角。
电刷与一片片旋转 的铝片实现间歇式动态接触，起到了传导电荷 的作用。
从它的作用上可以看出，电刷的材料 应该导电性能良好、弹性好，工艺结构能够实现 面接触。
但目前配发的起电机电刷质量不尽如 人意。
被用作电刷的铜丝含铜量低、柔软性差， 甚至有的用铁丝代替。
几个稀疏而扩散的劣质 金属丝划过铝片时，极容易划损铝片。
尤其对 于用铝粉喷涂代替铝片的起电机，铝粉很容易 被劣质电刷划落，散落在有机圆盘上。
其后果 是铝片的感应效果减弱，有机圆盘绝缘性能下朱杏英，浙江省嵊州中学，一级教师一 79—技术方法教育与装备研究2017年第11期降，划伤后的铝片毛刺与劣质电刷容易出现尖端放电。
圆盘式静电感应起电机工作原理
圆盘式静电感应起电机工作原理嘿，你有没有想过，那种神秘的静电是怎么被制造出来的呢？今天呀，咱们就来好好唠唠圆盘式静电感应起电机的工作原理，这可超级有趣呢！我有个朋友叫小李，有一次他去科技馆，看到了圆盘式静电感应起电机。
回来就兴奋地跟我说：“哇塞，那东西太神奇了，两个圆盘一转，就能产生静电，头发都竖起来了，这到底是咋回事呢？”我当时就想，这得好好给他讲讲。
咱们先来说说这个圆盘式静电感应起电机的基本构造吧。
它有两个圆盘，就像两个面对面的小伙伴一样。
这两个圆盘呀，是由绝缘材料制成的，上面还镶嵌着许多金属的小片片呢。
这些小片片就像是一个个等待命令的小士兵，整整齐齐地排列在圆盘上。
想象一下，这两个圆盘开始转动起来了。
这时候，就像是一场热闹的舞会开始了。
旁边呢，还有一些小刷子，这些小刷子就像是调皮的小精灵，在圆盘旁边轻轻地刷着。
当圆盘转动的时候，小刷子就会接触到那些金属小片片。
这一接触呀，可就不得了了。
咱们知道，在这个世界上，有正电荷和负电荷这两种小家伙。
原本呢，金属小片片里的电荷是杂乱无章地分布着的。
可是小刷子这么一刷，就像是一个严厉的老师在指挥一群调皮的学生站队一样，把电荷们按照正负分开了。
正电荷被赶到了一边，负电荷被赶到了另一边。
这就像是在一个大房子里，把男孩子都赶到了左边的房间，女孩子都赶到了右边的房间。
我还有个同学叫小张，他就特别好奇地问我：“这电荷分开了，然后呢？”我就跟他说呀，这才刚刚开始呢。
随着圆盘不停地转动，更多的金属小片片被小刷子梳理，更多的电荷被分开。
这时候，圆盘上就有了不同极性的电荷聚集区。
这就好比是在两个不同的仓库里，一个仓库堆满了正电荷的货物，另一个仓库堆满了负电荷的货物。
然后呢，有一些特殊的装置，像是金属杆和金属球之类的。
这些就像是一条条小管道，把那些聚集起来的电荷输送到我们能看到效果的地方。
比如说那个金属球，当大量的电荷被输送到金属球上的时候，这个金属球就像是一个装满了魔法能量的小星球一样。
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。
静电感应起电机的工作原理
静电感应起电机的工作原理静电感应起电机的工作原理引言：静电感应起电机是一种利用静电感应产生电流的装置，它具有简单、可靠、高效的特点，被广泛应用于各种领域，如能源收集、静电喷涂、静电除尘等。
本文将从静电感应的基本原理、起电机的结构和工作过程以及应用领域等方面进行详细阐述。
一、静电感应的基本原理静电感应是指在电场的作用下，物体表面的电荷重新分布的现象。
当一个带电体靠近另一个未带电体时，带电体的电场会在未带电体上诱导出相反的电荷，这就是静电感应。
根据电场的原理，电荷在空间中会产生电势差，而电势差会推动电荷产生电流。
因此，静电感应可以通过电势差的作用，产生电流。
二、起电机的结构和工作过程起电机由电极、介质板和收集器三部分组成。
电极是起电机的带电体，常用的材料有金属、导电涂层等。
介质板常用的材料有聚合物、玻璃等，它可以阻隔电极和收集器之间的电流。
收集器是起电机的输出端，它可以收集静电感应产生的电流。
起电机的工作过程如下：在起电机的电极上施加高压电荷，使电极带电。
电极带电后，靠近介质板，电场开始诱导出介质板上的相反电荷。
由于电势差的存在，电荷开始在介质板上移动，产生电流。
电流通过介质板，进入收集器，完成能量的输出。
三、静电感应起电机的应用领域能源收集：静电感应起电机可以将环境中的静电能量转化为电能，用于供电或储存电能。
这在一些无法使用传统电源的场景下非常有用，如野外探险、灾害救援等。
静电喷涂：静电感应起电机可以产生高电压，将涂料带电，使其在喷涂过程中更好地附着于物体表面。
这种喷涂方式可以提高涂层的质量和均匀性。
静电除尘：静电感应起电机可以产生静电场，吸引空气中的尘埃和污染物，从而实现空气净化和除尘的效果。
这种方法被广泛应用于工业、医疗和家庭环境中。
静电发电：静电感应起电机可以利用风、水、机械运动等能量来源，将其转化为电能。
这种发电方式具有无污染、低成本等优点，逐渐成为可再生能源的重要组成部分。
结论：静电感应起电机是一种利用静电感应产生电流的装置，它通过电势差的作用，将静电能量转化为电能。
静电起电机应用的原理是
静电起电机应用的原理1. 简介静电起电机（Electrostatic Generator）是一种能将静电能转化为机械能的装置。
它利用静电的光电效应以及静电感应效应，将静电能转化为机械能，广泛应用于各个领域。
2. 原理静电起电机的工作原理基于静电充电的两个主要现象：静电感应和静电电离。
下面分别介绍这两个原理。
2.1 静电感应静电感应是指当一个带电体靠近一个不带电体时，电荷会在不带电体上分布，产生感应电荷。
这是因为靠近的带电体产生了电场，使得不带电体的电子和离子移动，从而在不带电体上分布出感应电荷。
2.2 静电电离静电电离是指当电场强度达到一定程度时，气体分子中的电子会被剥离，从而形成正离子和自由电子。
这种现象被称为电离现象，静电起电机利用这种现象产生静电能。
3. 静电起电机的产生过程静电起电机的产生过程可以分为三个步骤：充电、分离和收集。
3.1 充电静电起电机的充电过程通常是通过摩擦、接触和感应三种方式来实现的。
其中，最常见的方式是通过摩擦充电。
例如，在皮毛与塑料梳子摩擦后，梳子会带上一定数量的电荷。
3.2 分离在充电后，静电起电机将电荷分离出来，使得正电荷和负电荷分别聚集在两个不同的地方。
静电起电机通常使用金属导体来实现电荷的分离。
3.3 收集静电起电机最后的步骤是收集电荷，并将其转化为机械能。
这通常通过带电盘和细丝来实现。
带电盘用于收集正电荷，而细丝用于收集负电荷。
当电荷从带电盘和细丝中通过时，它们会产生静电力，进而转化为机械能。
4. 静电起电机的应用静电起电机的应用非常广泛，下面列举了一些常见的应用领域：•静电复印机：静电起电机被广泛用于复印机中，用于产生静电场，吸附粉末墨粒。
•静电喷涂：静电起电机用于喷涂工艺中，通过静电力使液体呈现充满粒子的状态，将其喷涂到物体表面。
•静电除尘：静电起电机用于除尘设备中，通过静电力将颗粒物吸附在收集板上，达到除尘目的。
•静电工艺：静电起电机应用于一系列静电工艺中，如静电拍照、静电放映等。
电学基本规律的总结电学的第三个基本原理——静电感应
电学根本规律的总结·电学的第三个根本原理——静电感应静电感应原理是英国自然哲学家康顿最早提出的．这个原理是指，如果把一块导体带进一个带电体的影响范围之内，无需接触带电体，在导体的远端就会出现与荷电体上电荷相同的电，而在导体近端出现的电荷与荷电体上的电荷性质相反．我们用一组实验来说明静电感应原理：①把一根金属棒放在一块玻璃底板上，棒的两端用金属线连接在验电器上．另外，我们还要有一根硬橡皮棒和一块绒布(图1－6)．实验进行如下：先观察一下验电器上的两块金箔是否合在一起，因为这是它们的正常位置．万一它们没有合拢，那么用手指接触一下金属棒，让它们合拢起来．做了这些初步工作以后，用绒布用力摩擦橡皮棒，再使它接触金属棒，两片金箔就立刻分开，甚至在橡皮棒移开以后，它们还是分开的．②我们再做一个实验．它所用的器具和以前的一样，开始实验时金箔仍然要合在一起．这次我们不使橡皮棒接触金属棒，而只放在金属棒附近．验电器的金箔又重新分开．但是这次的分开有点不同了．当橡皮棒(它完全没有接触金属)移开后，金箔不继续分开，而是立即合拢，恢复到原来的位置(图1－7)．③我们把器具稍微改变一下，来做第三个实验．假定金属棒是由两节连接起来的．我们用绒布把橡皮棒摩擦过以后，再把它接近金属棒．同样的现象又产生了——金箔分开了．但是现在先把金属棒的两节分开，然后才把橡皮棒移开．我们发现，在这个情况中金箔仍然分开，而不像在第二个实验中那样恢复原来的位置．用静电感应和电荷中和的原理很容易解释以上的实验．我们再把第二个实验做一点改变．假使当我们把橡皮棒放在金属棒旁边，同时又用自己的手指接触金属棒．现在会发生什么呢？请读者自己思考吧！范德格拉夫静电起电机(图1－9)是利用静电感应和尖端放电现象使导体获得极高电势的一种装置．图中A为一金属球壳，它固定在绝缘支柱B上，C是用绝缘材料(例如橡胶布)制成的传送带，它套在两个滑轮D和D′上．滑轮D由电动机M带动旋转，因而传送带循环运转．图中E和F是两排金属针，当E和几万伏的直流高压电源H的正极接通时，由于尖端处电场特别强，发生尖端放电现象，使靠近E的传送带带上正电，图中G是接地金属板，它的作用是加强E向传送带的喷电．当传送带上的正电荷被运送到F附近时，F由于静电感应带负电．同样，由于尖端附近电场特别强而发生尖端放电，这样，传送带上的正电荷便被转移到金属球壳A的外外表上．随着传送带不断地把正电荷运送到球壳上，球壳外外表所带正电荷越来越多，因而它的电位(即对地电位差)也就越来越高，大型的范德格拉夫静电起电机可产生高达107伏特的电位．如果放电针E接直流高压电源H的负极，H的正极接地，那么球壳A的外外表带负电，这时球壳A的电位是负值．范德格拉夫静电起电机的主要用途是，用来加速带电粒子，并使粒子获得很大的动能．为此，可在静电起电机内装一加速管，加速管竖直放置，顶部在金属球壳内．管内有离子发生装置，底部可放置用各种材料制成的靶，加速管被抽成高度真空．因为金属球壳电位比地电位高，所以管内电场的方向竖直向下．正离子注入这电场后，便在电场力作用下向下加速运动，由于电场很强，离子经过一段时间加速便能获得很大的动能，因而当它轰击底部的靶时，能够引起核反响并产生各种放射线．所以范德格拉夫静电起电机是研究原子核反响的根本设备之一．人们通过实验电学的研究，掌握了相当多的关于电荷的产生、储存和分布的知识．可以说，到富兰克林为止，人们对于电荷的认识已经有相当的成就了．可是，科学家永远是不会满足于已经获得的成就的．他们总是把已有的知识当做是翻开新的知识的大门的开始．于是，他们又提出了新的问题：既然电荷之间有力的作用，那么这电力的大小该怎样在数量上描述呢？在物理学家看来，如果不建立定量的规律，电的知识就不能被称为一门严密的科学．卡文迪许和库仑等人在这个问题上深入探索，结果发现了电学上第一个量化的定律——库仑定律．本杰明·富兰克林的成就1706年1月17日，富兰克林(图1－10)出生在北美洲波士顿的一个制造蜡烛的手工工人家庭．由于家境的原因，他只在学校里读了两年书，之后是12年的印刷工人生活．但是他一直坚持刻苦自学，阅读了大量的书籍，为他后来进行科学研究和社会活动奠定了坚实的文化科学的知识根底．在他40岁的那一年，他在波士顿观看了一名英国学者的电学实验，对此产生了很大的兴趣．此后的八年中，他致力于电学的研究，并取得了巨大的成就．我们前面已经提到了富兰克林在确立电荷守恒定律的过程中所做的奉献．此外更加著名的那么是他冒着生命危险进行的“风筝实验〞(图1－11)：在1752年6月的一个雷电交加的日子，他带着儿子来到费城广场，把一个缚有尖导体的风筝放入天空，风筝的引线系在给莱顿瓶充电的铁丝上面．雨水打湿了风筝引线，云层中的电沿着它传进了莱顿瓶．等雨停后，富兰克林拆下莱顿瓶，然后按照通常使莱顿瓶放电的方法使它放电，这个接收了云层中的电的莱顿瓶果然放出电来，跟用摩擦起电机充电的莱顿瓶放电的情况毫无二致．这样，云层中的电和摩擦电的同一性终于被证明了．这个实验当时震撼了全世界，因为它对人们感到最神秘、最可怕的自然现象提供了理性的解释，它破除了人们对闪电的迷信，证明了天电和地电的统一性．但是富兰克林的这个实验也是极其危险的，在他之后有好几位科学家都在重复他的实验的过程中被雷电击死！富兰克林的另一个重大成就是发现了尖端放电，并利用尖端放电的原理创造了避雷针．富兰克林为了使这项新创造能尽快地推广到世界各地，拒绝了当局授予他的创造避雷针的专利权．可是在英国，国王乔治三世却下令王宫里不准装富兰克林创造的尖头避雷针，而要装圆头的．我们知道，避雷针的头越尖，放电的效果越好．那为什么乔治三世要这么做呢？说出来实在可笑，原来只是因为富兰克林同时也是美国?独立宣言?的三位主要起草人之一，是英国的“敌人〞．可见当时的王公贵族们，在科学上是多么的无知！富兰克林对科学的奉献不仅在电学方面，而且在物理学和其他学科，如地学、气象学、植物学、数学、化学等方面，都有许多奉献．在热学中，他和剑桥大学的哈特莱共同利用乙醚的蒸发得到了零下25度的低温，创立了蒸发致冷理论．他还创造了老年人用的双焦距眼镜．富兰克林既是美国伟大的科学家，同时又是著名的政治家和文学家．但是他为人非常谦逊，在他病逝前，他为自己写的墓志铭只有简单的一句话：“印刷工富兰克林〞．真空中能产生电荷吗我们知道，充电是电荷的别离过程，这是需要做功的．那么如果提供能量，能不能在真空中产生电荷呢？答案是肯定的．如果能量足够高的X射线，穿过一块离得很近的物体，或者一对X射线相碰撞，X射线的能量在真空中就能产生一正一负的电荷．这个过程在高能粒子碰撞中是常见的，并已被拍成照片．这种带正电的电子被称为正电子或反电子(图1－12)．这种情况是怎么产生的？我们知道能量来自X射线．那么电荷又是怎样产生的呢？“净〞电荷是永远不能创生的．如果开始是零电荷，那么，总电荷必定总是零，从某种意义上讲电荷能创生，即必须是正电荷和负电荷同时产生，因为正的和负的互相抵消，总的效果是产生的电荷仍然为零．更精确地说，电荷是从真空中别离出来的，我们可以形象地做如下描述：如果真空的空间是灰色的，将其中一块面积b中的灰度移到c位置，并与原有的灰色面积重合，因而，使c处变为深灰色或是黑色．由于从b移走了灰度，所以剩下一块白色的面积(图1－13)．由此可见，实际上我们并没有创生黑色和白色面积，而是从灰色中别离出了黑色和白色面积．因此，实质上是在真空中别离出了正电荷和负电荷．当然，要产生正的、负的电荷是需要能量的．此外，我们在上述灰色的真空中取一块面积，迫使它移动到另一地方，因而留下了一块白色的面积．这就引起了应变，或者说是在黑色与白色面积之间有一个位移．这个应变就是电场，有时又被称做位移电场．如果没有外力保持这种正、负电荷别离的状态，那么，由于电场的作用，就会使正、负电荷互相吸引而结合在一起(图1－14)．如果让正负电荷迅速地结合在一起，你可以预料：原有的应变就会消失，一切都将恢复到原有状态——一个普通的灰色真空．但是，如果用迅速的地震破坏方法来释放地球中的应变能量，一切都能恢复到原有状态吗？一切都在恢复，但不会是平静的．地球应变能量的释放，使得地球周围的一切发生颤抖．由于正负电荷别离而产生的应变能量的突然释放，也会使正负电荷周围的灰色区域颤抖，这种颤抖使正负电子对湮灭时伴随有辐射脉冲的发射．显然，从什么也没有的空间中创生两个相反的事物，这种设想不仅在物理学中有，世界上的其他事物中也有．例如，一个新公司可以靠出售股票(或债券)而创立，公司一方面有钱拿去周转，另方面他又对债权人负债．而公司从成立时开始聚集的钱，恰好等于他向债权人负的债．公司所筹集的钱就是资本．所以，资本+债务=0．。
静电感应起电机原理
静电感应起电机原理
静电感应起电机原理是利用静电感应现象将静电转化为电能的一种原理。
该原理基于静电的两个基本性质：静电的带电物质间存在相互作用力，以及静电的感应传导性。
当一个带电体接近无电荷的导体时，带电体的电场会作用于导体上的电荷，导致导体表面电荷分布不均匀。
导体内部的电荷会受到静电力的作用，从而在导体内部产生电荷分离现象。
这种现象称为感应电荷。
在电场作用下，导体内部电荷移动形成电流，从而产生电能。
如果将导体与外部电路连接，感应电荷产生的电流就可以流动到外部电路中，实现对电器的供电。
静电感应起电机的工作原理如下：首先，在带电体C附近有一个无电荷的导体A。
当带电体C接近导体A时，带电体的电场作用于导体A上的电荷，导体A将发生电荷分离。
在电场作用下，导体A内的电荷分离形成感应电流，并且感应电流会流动到导体A的外部电路中。
外部电路中的感应电流产生的磁场会对带电体C产生作用力，使带电体C受力运动。
这样，带电体C的电能被转化为机械能，实现起动。
需要注意的是，静电感应起电机的效率较低。
在实际应用中，通常会使用电磁感应起电机来取代静电感应起电机，因为电磁感应原理更加可靠且能够达到更高的效率。
关于手摇式静电感应起电机原理
２ 起电机工作的物理过程分析
２．１ 莱顿瓶电容的物理特征
莱顿瓶电容 Ｃ０１、Ｃ０２的连接等效电路，如图 ３ 所
示 球
系．图代中表Ｇ了１０、莱Ｇ顿２０为瓶两电个容放与电内球壁系相．连在电这极里的，两外个露
放 部
电 分
（包括导电杆、集电叉和放电球杆等），而不仅仅指
放电球杆端部的放电小球． 静电学知识告诉我
上的一个个导体箔片滑过电刷毛刷随即断开时带上
净 电 荷 ± αｑ． 由 于 皮 带 轮 的 设 置 ，使 得 两 个 绝 缘 转 盘
上带有正净电荷的导体箔片都移向莱顿瓶 Ｃ０１的正
极集电叉，通过尖端放电向莱顿瓶 Ｃ０１充电，充电的
电荷量为＋αβｑ，带有负净电荷的导体箔片都移向莱
顿瓶 Ｃ０２的负极集电叉，通过尖端放电向莱顿瓶 Ｃ０２
第 １２ 期
路峻岭，等：关于手摇式静电感应起电机原理
３７
使用起电机时，首先调节放电球杆，先使两个放 电球碰触，再调节两个放电球使其间距为 ３ ～ ５ ， ｃｍ 然后沿顺时针方向摇动起电机手柄，可以看见两个 放电球之间有火花跳过，同时有噼啪声，说明已经起 电 ．如 果 沿 逆 时 针 方 向 摇 动 起 电 机 手 柄 ，则 不 会 起 电．为什么会出现这样的现象呢？
电荷．文献 １ 曾经通过实验给出此结果．随着绝缘转
盘的转动，带有正的净电荷的导体箔片都移向莱顿
瓶电容的正极集电叉，带有负的净电荷的导体箔片
都移向莱顿瓶电容的负极集电叉．由于带有净电荷
的导体 箔 片 经 过 集 电 叉 时，它 的 净 电 荷 的 大 部 分
（设为 ， αβｑ ０＜β＜１）会通过尖端放电向莱顿瓶充电，
Ｍ 就是零电位面．若以此零电位面 Ｍ 为电位参考
感应起电器原理
纤维材料与其他高聚物一样按介电常数排列的顺序。两种材料表面接触或相互摩擦后产生带电现象。介电常数大的物体带正电荷，反之带负电荷。纤维和织物在生产加工和使用中，由于接触面间的运动摩擦，产生了静电。各种纤维带电序列不同，与பைடு நூலகம்维中的大分子中所含官能团性质有关。若电子容易从官能团脱离，即供给电子能强者带正电，反之带负电。摩擦带电序列是：(+)玻璃、有机玻璃、尼龙、羊毛、丝绸、赛璐珞、棉织品、纸、金属、黑橡胶、涤纶、维尼纶、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯
金属刷上铜丝摩擦也使它带正电，在二者共同作用下S2带上了正电荷；对于S1来说，S1ˊ上的正电荷使其感应带负电荷，由于金属刷的连接作用，S2所带的正电荷会导致电子移动（如图37-3）使S1带负电，这样，虽然有摩擦产生的正电荷也会被以上两种作用所产生的负电荷抵消，因此S1还是带负电荷，图37-2（d）。
当圆盘再转过45°时，S1、S2分别顺时针转至与电极相接的悬空电刷E2、E1处，并在该处放电使E1、E2带正电荷，这些正电荷又被积聚在莱顿瓶C1、C2中，图37-2（c）。
当圆盘再转过45°即S1转到与正面电刷B相对应时， S1与S1ˊ相对，S2与S2ˊ相对，刚经过放电的S1与S2恰好不再带有电荷。S2ˊ带负电使得S2感应带正电，又由于与
伏打电池
一、伏打电池的发明 水的电解，是在历史上第一个提供稳定连续电流的电源装置──伏打电池于1800年诞生以后才实现的。伏打电池的发明归功于两位意大利科学家。一位是解剖学家和医学教授伽伐尼（Galvani,L. 1737-1798），一位是物理学和化学家伏打（Volta,A.1745-1827）。 1780年，伽伐尼在一次解剖青蛙时有一个偶然的发现。一只已解剖的青蛙放在一个潮湿的铁案上，当解剖刀无意中触及蛙腿上外露的神经时，死蛙的腿猛烈地抽搐了一下。伽伐尼立即重复了这个实验，又观察到同样的现象。最初他以为蛙腿发生痉挛是“大气电”作用的结果。后来他以严谨的科学态度，选择各种不同的金属，例如铜和铁或铜和银，接在一起，而把另两端分别与死蛙的肌肉和神经接触，青蛙就会不停地屈伸抽动。如果用玻璃、橡胶、松香、干木头等代替金属，就不会发生这样的现象。作为解剖学家的伽伐尼脑子里总是想着肌肉和神经等，他想用动物体内有某种电来解释，但这种“动物电”的解释是含糊不清的。1789年他写成了论文：《关于电对肌肉运动的作用》，于17９1年发表。 伏打读到了这篇论文后，就多次重复了伽伐尼的实验。作为物理学家，他的注意点主要集中在那两根金属上，而不在青蛙的神经上。伏打在此以前已经对电学作出不少贡献。他曾经对已有验电器进行改造，制成了一种能够测微量电荷的验电器。1775年，他在给普利斯特里的信中描写了一种起电盘装置。对于伽伐尼发现的蛙腿抽搐的现象，他想这可能与电有关，但是他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的，与金属是否接触活动的或死的动物无关。伏打用自己设计的精密验电器，对各种金属进行了许多实验。这些实验证明，只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的（甚至只要是湿和）硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西（他认为这是使实验成功所必须的），并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就说明电并不是从蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器而已。 在1796年的一封信中，伏打把金属（以及黄铁矿等某些矿石和木炭）称为第二类导体或干导体，把盐、碱、酸等的溶液称为第二类导体或湿导体。他指出：把第一类导体与第二类导体相接触，“就会引起电的扰动，产生电运动；至于这个现象的原因，目前还不清楚，只能认为是一般的特性”。 伏打用了三年的时间，用把各种金属两两搭配进行实验的方法，研究两种金属接触产生电的现象。他发现，一种金属与某一种金属接触时带正电，它与另一种金属接触时则可能带负电。例如，锌和铜接触时锌带正电，铜带负电；但铜若与金或银接触，则铜带正电，金、银带负电。伏打以大量的实验为基础，发现了如下的金属起电顺序：锌－铜－锡－铁－铜－银－金－石墨－木炭。在序列中任何两种相接触，都是位序在前的一种带正电，后面的一种带负电。这就是著名的伏打序列。 伏打将两块不同的第一类导体与浸有第二类导体溶液的湿布接触，再用导线将这两块第一类导体连接起来，成一回路，便得到虽然微弱但很稳定的电流。他把这个位置叫做伽伐尼电池。当把若干个这种电池串接起来时，就能得到较强的电流。 例如，他把许多对（40对、60对）圆形的铜片和锌片相间地叠起来，每一对铜锌片之间放上一块用盐水侵湿的麻布片。这时只要用两条金属线各与顶面上的锌片和底面上的铜片焊接起来，则两金属端点就会产生几伏的电压。如果把铜片换成银片，则效果更好。金属片对数越多。电力越强。这样产生的电流不仅相当强，而且非常稳定，可供人们研究和利用。后来人们对伏打发明的这种电源装置叫做“伏打电堆”。1800年，伏打给英国皇家学会写信，报告了他的电堆试验。从此以后，电学的研究便活跃起来了。 不久，伏打发现当两种金属片之间的湿布慢慢干燥了的时候，电堆产生的电流就渐趋微弱。于是他改用许多杯子，杯子都盛有盐水或稀酸，每个杯中插入一对锌和铜片，然后用金属线把每个杯中的锌片和另一杯中的铜处焊接起来，便得到经久耐用、电流更强的电池。这种装置称为“杯冕”。这就是历史上第一具实用电池。 伏打电池的出现，是一项重大发明，它使人们第一次获得了比较强的稳定而持续的电流。为科学家们从对静电的研究转入对动电的研究创造了物质条件，导致了电化学、电磁联系等一系列重大的科学发现，加深了人们对光、热、电磁、化学变化之间的关系的认识。伏打电池的发现还开辟了电力应用的广阔道路，由于它的诞生，19世纪的第一年成了电气时代文明生活的开端。 二、水的电解 在电化学发展中上的第一个发明是利用电流分解水。1800年3月，英国伦敦皇家学会会长接到伏打关于发明了电堆的信件后，便把这封信给了他的好朋友，英国化学家尼科尔森（Nicholson,W.1753-1815）和卡里斯尔（Carlisle,A.1768-1840），并在皇家学会上公开宣读了。尼科尔森和卡里斯特尔立即着手利用伏打电池进行施电流于水的试验。他们的电堆是利用36枚英国半克朗（Crown）银币及一些锌片和硬纸片，用白金箔和丝做电极和导线。当电极导一和电堆两极接触时，两极上都有气体逸出，他们用排水集气法加以收集。这样电解了13小时，他们才得到1.1立方时的气体。与电堆负极相连的铂电极上产生的气体的体积恰为另一铂电极上逸出气体的二倍。经鉴定，证明这两种气体分别是氢气与氧气，它们的体积比和氢气、氧气合成水时一致。他们的文章《利用电池电解水》1800年发表后，这一消息立即轰动了科学界。水的电解和氢、氧化合成水，这两个科学事实完全证实了水是氢和氧的化合物的正确论断，在化学史上有重要意义。 在1800年以后几年内，化学家们利用伏打电堆研究了许多电化学问题，如电解水时水中为什么产生出酸和碱，一些金属盐类水溶液电解时产生的现象及其原因等；英国化学家戴维（Davy,H.1778-1829）并于1807-1808年通过电解法发现了元素钾、钠、钙、锶、钡和镁。由此可见，伏打电池的发明（以及电解水的成功）对于化学的发展确实具有深远的重要意义。
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 ].北62 物 理 实 验第29卷京:科学出版社,2005:1112112.[3] 崔峰.感应起电机反转不起电的原因释疑[J ].物理实验,2005,25(6):34235.[4] 崔璐,舒信隆.新型维氏起电机的研制与分析[J ].物理实验,2008,28(1):28230.[5] 陆荷琴.对感应起电机几个问题的分析[J ].技术物理教学,2004,12(1):21222.[6] 向德华.摩擦起电的几个问题[J ].物理教学探讨,1993,11(12):17218.Exploring the principle of Wimshurst electric m achineZHU Xiang 2yang 1,CU I Y ing 2zi 2(1.Xinfeng Middle School ,Xinfeng 341600,China ;2.Ganzhou No.3Middle School ,Ganzhou 341000,China )Abstract :This paper st udies t he experiment of elect ro static machines of t he influence type ,t he result s show t hat t he Wimshurst machine can p roduce statistic elect ricity ,no matter it is rotated clockwise or anticlockwise.The elect rostatic generation p rocess is analyzed.K ey w ords :electrostatic induction ;Wimshurst machine ;electro static p rinciple[责任编辑:尹冬梅](上接第21页)[6] 骆万发.物理实验教学改革的探索[J ].泉州师范学院学报,2007,25(3):12213.[7] 陈水桥,陈洪山.物理实验研究性课题式教学方法的实现与探讨[J ].物理实验,2008,28(6):18221.Construct ne w experimental curriculum system for modernphysics experiment 2reform 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。
关于开尔文起电机的实验笔记
关于开尔文起电机的实验笔记：绝缘对于装置的重要性：在理想状况下，由于系统的绝缘性非常好，两铝锅之间所能达到的电位差会非常高，达到数万伏．但是，在实际实验的过程中，系统的绝缘性不可能非常好，也就是说，电荷会因为尖端放电、溶液表面与空气的电荷交换以及系统与地面之间的漏电等原因而不断流失，则两铝锅之间的电位差存在一个最大值．随着两铝锅之间的电位差不断增加，静电感应会不断强化，但同时电荷流失速度也不断加快．当电荷的积累与电荷的流失达到平衡时，两铝锅之间的电位差也就达到最大5月16日星期四经过小组内的探讨，我们决定做一个简易的开尔文起电机。
所需要的材料有：一个1.5L的可乐瓶，2个易拉罐，若干导线（带架子），一个带磁铁的塑料平台，铁架台，静电计，万用表（用来检测电路通断），两个金属桶，2个点滴器（用来引流）。
在做实验的过程中发现静电计完全没有反应，推测是电荷被导走，所以没有电荷积累。
通过思考和查资料发现是由于装置的绝缘没有做好，导致装置中的金属裸露在空气中，又因为空气湿度较高，富含大量正负离子，所以能够很快的与起电机产生的少量电荷中和，导致现象很不明显。
（参考开尔文起电机在潮湿环境中的研究）。
所以，第一天我们完成了整个装置的滴水线路部分（主要将点滴器与塑料瓶连通）。
5月23日星期四为保证装置与空气良好绝缘，我们做了如下处理：1.将用易拉罐瓶身做的感应圆环用漆包线缠绕的塑料圆环代替，保证了绝缘性2.用塑料保温壶盖代替金属桶3.将导线的裸露在外面的架子用电工胶布包裹4.在下端储水盒的表面用一层油覆盖，避免水面直接与空气接触为增强水的导电性能，在自来水中加入了一定量的NaCl，以增加其中含有的自由离子浓度但不幸的是，做实验时发现，仍旧没有明显现象，经过思考发现是由于装置绝缘做的太好，导致起电机不能再通过自然方式带电，所以需要人工加一定量的初始电荷或电压。
尝试了实验室中的范式起电机，但由于它年久失修，所以起电效果很不明显。
关于开尔文起电机的实验笔记
关于开尔文起电机的实验笔记：绝缘对于装置的重要性：在理想状况下，由于系统的绝缘性非常好，两铝锅之间所能到达的电位差会非常高，到达数万伏．但是，在实际实验的过程中，系统的绝缘性不可能非常好，也就是说，电荷会因为尖端放电、溶液外表与空气的电荷交换以及系统与地面之间的漏电等原因此不断流失，那么两铝锅之间的电位差存在一个最大值．随着两铝锅之间的电位差不断增加，静电感应会不断强化，但同时电荷流失速度也不断加快．当电荷的积累与电荷的流失到达平衡时，两铝锅之间的电位差也就到达最大5月16日星期四经过小组内的讨论，我们决定做一个简易的开尔文起电机。
所需要的材料有：一个1.5L的可乐瓶，2个易拉罐，假设干导线〔带架子〕，一个带磁铁的塑料平台，铁架台，静电计，万用表〔用来检测电路通断〕，两个金属桶，2个点滴器〔用来引流〕。
在做实验的过程中发现静电计完全没有反响，推测是电荷被导走，所以没有电荷积累。
通过考虑和查资料发现是由于装置的绝缘没有做好，导致装置中的金属裸露在空气中，又因为空气湿度较高，富含大量正负离子，所以可以很快的与起电机产生的少量电荷中和，导致现象很不明显。
〔参考开尔文起电机在潮湿环境中的研究〕。
所以，第一天我们完成了整个装置的滴水线路部分〔主要将点滴器与塑料瓶连通〕。
5月23日星期四为保证装置与空气良好绝缘，我们做了如下处理：1.将用易拉罐瓶身做的感应圆环用漆包线缠绕的塑料圆环代替，保证了绝缘性2.用塑料保温壶盖代替金属桶3.将导线的裸露在外面的架子用电工胶布包裹4.在下端储水盒的外表用一层油覆盖，防止水面直接与空气接触为增强水的导电性能，在自来水中参加了一定量的NaCl，以增加其中含有的自由离子浓度但不幸的是，做实验时发现，仍旧没有明显现象，经过考虑发现是由于装置绝缘做的太好，导致起电机不能再通过自然方式带电，所以需要人工加一定量的初始电荷或电压。
尝试了实验室中的范式起电机，但由于它年久失修，所以起电效果很不明显。
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静电感应起电机
工作原理
当顺时针摇动转轮上的摇柄时，分开的两个小球之间会有电火花产生，同时会听到噼里啪啦的放电声。
这就是感应起电机的放电现象。
这样的现象是如何产生的呢?下面我们就介绍一下它的原理。
由于在静电序列中铝排在铜之前，所以在圆盘转动时铝片与电刷上的铜丝摩擦而带上正电荷，铜丝带负电荷。
如图:假设刚摩擦时金属铝片S1带电量为Q1，与其在同一直径上的铝片S2带电量为Q2,Q1与Q2有大小之分。
如图:
(1) 转过90° (2) 转过45° (3) 转过45°
(4) 转过45° (5) 转过45° (6) 转过45°
(7)当圆盘转过90°时，S1与反面电刷Bˊ相对，此时S2ˊ、S1ˊ分别与S1、S2相对。
假设Q1>Q2，由于S1ˊ与S2ˊ之间有电刷连接，会引起自由电子移动，使得S1ˊ带正电荷，S2ˊ带负电荷。
当圆盘再转过45°时，S1、S2分别顺时针转至与电极相接的悬空电刷E2、E1处，并在该处放电使E1、E2带正电荷，这些正电荷又被积聚在莱顿瓶C1、C2中。
当圆盘再转过45°即S1转到与正面电刷B相对应时， S1与S1ˊ相对，S2与
S2ˊ相对，刚经过放电的S1与S2恰好不再带有电荷。
S2ˊ带负电使得S2感应带正电，又由于与金属刷上铜丝摩擦也使它带正电，在二者共同作用下S2带上了正电荷;对于S1来说,S1ˊ上的正电荷使其感应带负电荷，由于金属刷的连接作用，S2所带的正电荷会导致电子移动(如图4)使S1带负电，这样，虽然有摩
擦产生的正电荷也会被以上两种作用所产生的负电荷抵消，因此S1还是带负电荷。
圆盘再转过45°时，S1ˊ与S2ˊ恰好分别转到悬空电刷E2ˊ与E1ˊ处。
带正电的S1ˊ在E2ˊ处放电后不再带电，E2ˊ上的负电荷被中和使E2ˊ带正电，这些正电荷被莱顿瓶C2积聚到放电叉T2的放电小球上;带负电的S2ˊ在E1ˊ处放电后也不再带电，且E1ˊ上的正电荷被中和使E1ˊ带负电，这些负电荷被莱顿瓶C1积聚到放电叉T1的放电小球上。
如果圆盘又转过45°， S1又与S2ˊ相遇，S2与S1ˊ相遇，且此时S1﹑S2与反面电刷Bˊ相对，S1ˊ﹑S2ˊ分别在E2、E1处放电后不再带电。
此时的电荷变化与过程(4)相似, 因此与S1相对的S2ˊ带正电荷, 与S2相对的S1ˊ带负电荷。
当圆盘再转过45°，此时S1﹑S2恰好分别转到悬空电刷E1﹑E2处。
S1在E1
处放电使得负电荷被积聚到放电叉T1的放电小球上，S2在，E2处放电使得正电荷被积聚到放电叉T2的放电小球上。
之后转动摇柄，电荷的变化情况将重复过程(3)~(7)，由于两盘的逆向旋转，转至与电极相接的悬空电刷E2、E2ˊ处的金属片将全部带正电，转至与电极相接的悬空电刷E1、E1ˊ处的金属片将全部带负电。
莱顿瓶C2感应到放电小球T2上的正电荷会越来越多，而被莱顿瓶C1感应到放电小球T1上的负电荷也会越来越多，当小球聚集一定电荷时，就会产生放电现象。
在莱顿瓶盖内放电叉与悬空电刷之间的空气也会被电离，使放电叉与悬空电刷在短时间内相当于一个导体,将事先聚集在莱顿瓶中的电荷大部分中和之后，再一次重复上述过程。
但是，起电机并不是从一开始就可以放电的，因为空气被击穿需要一定的电压，这就需要积聚一定的电荷，而放电叉T1、T2上电荷的积累需要一定时间，所以当起电机长时间不用后要摇动摇柄一定时间后T1、T2间的电压才能达到击穿电压而产生放电现象。
那么，反向转动摇杆时是否也会达到相同的效果呢?回答是否定的，因为反转时虽然起电机原理和正转一样，但由于正反两面的铝片在摩擦起电后都没有再经过另一侧电刷，而是直接在悬空电刷处放电，使两个莱顿瓶带有同种电荷，因此不会放电。