静电实验教学大全

静电实验

一、摩擦起电

1、摩擦起电原理

不同物质的原子核束缚电子的本领不同。当两个物体互相摩擦时，束缚电子的本领弱的物体，容易失去电子，跟它相摩擦的物体得到电子，物体失去电子带正电，得到电子带负电。

2、摩擦起电条件

（1）相互摩擦的物体是由不同的物质组成的。同种物质的原子核对核外电子的束缚能力是相同的，不会出现电子的得失，因此不可能起电。（2）摩擦起电的两个物体要与外界绝缘。如果用手拿着金属棒去摩擦别的物体，金属棒是不会带电的，这是因为金属、人体、大地都是导体，摩擦过的金属棒上带的电通过人体传给大地，因此金属棒不会带电。△常见物质束缚电子本领由弱到强的次序：毛皮＜玻璃＜云母＜羊毛＜尼龙＜丝绸＜硬橡胶＜金属＜松香＜硫。

3、为什么带电体能吸引轻小物体?

这是因为当带电体靠近轻小物体时,轻小物体由于静电感应也带了电(与带电体相反的电荷),所以带电体能吸引轻小物体.

4、为什么摩擦起电的笔杆吸起了碎纸屑以后，碎纸屑马上又掉了？

这是因为当碎纸屑被带电的笔杆吸引后,它就带了与笔杆相同的电荷(这是一种接触起电现象),由于同种电荷相互排斥,所以碎纸屑马上又掉了。

5、为什么冬天梳头发时头发会变直，也就是说，为什么头发遇静电后会变

直？

带电体靠近不带电体时，不带电体靠近带电体一侧会感应带上异种电荷，从而与带电体相吸。梳头时，头发因摩擦而带上同种电荷从而相互排斥。

6、金属棒与有机玻璃棒摩擦起电

理论上，任何两个不同物质的物体相互摩擦，都要发生电荷（电子）的转移，在绝缘好的情况下，无论是绝缘体还是导体，都能表现出带电现象。

取一把长约20厘米、塑料把的螺丝起子与有机玻璃棒摩擦。

7、金属棒之间摩擦能起电吗？

不会，因为金属是良导体，就算你摩擦出电荷，这些电荷也会很快转移，并且马上发生中和反应，所以是不会起电的。

二、静电计与验电器

一、1、构造上的差异

最常用的金箔验电器，它是检验物体是否带电的最简单的仪器，在玻璃瓶口处有一橡胶塞，塞中插一根金属杆，杆的上端有一金属球，下端悬挂一对金箔（或铝箔）。当带电体与金属小球接触时，箔片因带同性电荷相排斥而张开。为了避免气流的影响，金属棒和箔片封闭在一个玻璃瓶中，棒与瓶间有绝缘材料相隔。

而静电计是用静电方法测量电势差的仪器。实验室常用的静电计是布劳恩静电计，它的结构是在一绝缘底座上装一鼓形铁壳，铁壳的前面装有透明玻璃，后面装有标有刻度的毛玻璃，在金属壳中绝缘地安装一根金属杆，杆的上端为金属小球，金属杆下部的水平轴上装有金属指针，可绕水平轴灵活转动。圆筒的底部有接线柱，可用来接地或与其他导体相连。这样，静电计的金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器。

2、工作原理及用途上的差异

（1）验电器原理及其用途

验电器的原理：当验电器指示系统带电后，由于同种电荷的排斥力使指示器发生偏转，它是从力的角度来反映导体带电的情况。当指示系统具有一定的偏转角时，其重力矩与静电力矩平衡。

验电器的主要用途：检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。

（2）静电计原理及其用途

静电计的原理是：从上面的构造分析，我们知道静电计本身其实就是一个电容器。

金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳也相当于一个电极，它们之间是绝缘的。其电容的大小由金属壳的几何尺寸的大小和金属杆及指针的长短、位置所决定。因为指针的偏转角变化对静电计的电容的影响很小，故在指针转动过程中可近似认为静电计的电容值不变。

现将一个已充电电量为Q的平板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳的内表面将出现负的感应电荷，从而在金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷受到电场力的作用，或者说受到来自杆上同种电荷的排斥力及金属盒内壁的异种电荷的吸引力，使得指针偏转，带电量越多，场强越强，则指针的偏角也越大。

当静电计电容保持不变时，静电计两极间的电势差U与其带电量Q成正比，U越大，Q越大，指针所受电场力越大，指针张角因此就越大。由此可见，指针张角大小能定性地反映静电计两极间的电势差的大小。

由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。它不但可以定性测量两导体的电势差（这点上面已有，故不重述），还可以定性测量某导体的电势，甚至还可以测量直流电路中的电势差。既然静电计本身也是一个电容器，那么把静电计并联在直流

电路中电势差不为零的两点时，静电计就会被充电，其指针就应该偏转。但实际上在一般直流电路中，由于电压较小，使静电计所带电荷量很小，指针的偏转角度几乎觉察不出来。静电计上的刻度一般是以静伏（静电系单位）为单位的，而1静伏=300V。故一般的直流电压不能使静电计指针有明显偏转。如果把静电计接在具有几百、几千甚至几万伏电压的直流电路中，静电计指针就会有明显偏转，也就可以用静电计来测量某两点间的电压。例如把静电计接在感应圈的副线圈上，指针偏转角度会忽大忽小，说明感应圈输出的是不稳定的脉动电压。

由上可知，验电器与静电计从原理和用途上看都不能说是一回事，它们只是在结构上相似而已。

二、尖端放电

通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了。空气电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的原子带正电，叫做正离子。

由于同种电荷相互排斥, 导体上的静电荷总是分布在表面上，而且一般说来分布是不均匀的，导体尖端的电荷特别密集, 所以尖端附近空气中的电场特别强, 使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离。这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象.

（1）电风车

（2）风吹蜡烛

（3）避雷针

（4）静电滚筒

主要部件是一个绝缘塑料筒和两个电极杆，塑料筒可绕中轴自由转动，两个电极杆安置在滚筒两边，且与滚筒中轴平行，每个电极杆上平行排列着一排垂直于电极杆但指向滚筒切线方向的金属尖端。

当两个针形电极杆间加上高压后，尖端处的电荷面密度最大，尖端附近的电场最强，强电场使尖端附近空气中残存的离子发生加速运动，被加速的离子与空气分子相碰撞，使空气分子电离，产生大量新的离子。与尖端电荷异号的离子受吸引而趋向尖端，最后与尖