靜電現象綜合實驗演示儀

論文類別:理學論文 > 物理學論文
論文作者: 胡坤鵬
上傳時間:2009/6/28 16:24:00

  [摘 要]靜電實驗是物理電學實驗中的重要組成部分,常見靜電演示儀中多為演示單個靜電知識點,實踐中發現利用尖端放電针和兩塊靜電感應鋁盤组合起來,可以綜合演示靜電感應和尖端放電现象,將尖端放電和靜电感應綜合起來進行探究、構想,使所學靜電學知識融合起来,具有突破性和新穎性,定會得到中學和大学物理教師的青睞。
  [關鍵詞]尖端放电 靜電感應 綜合演示
  
  (一)设計構想
  
  大中學物理實驗中有很多關於靜電現象方面的演示儀器,如尖端放電、避雷針演示儀、靜電感應盤、靜電跳球、擺球和靜電除尘等。但它們只演示了靜电現象中的一個知識點,没有將它們有效地綜合起來。實踐中發現,放置於尖端放電針附近的鋁盤上出現電荷,用驗電器檢驗帶电現象明顯。經探究發現,可用靜電學理論分析解釋: 這種現象是源於靜電感应原理,從而使第二塊鋁盤上產生出感應電荷,於是将尖端放電和靜電感應現象結合起來綜合構想,研制出這款靜電現象綜合演示儀。
  這個實驗裝置對現有靜電現象實驗演示儀有較大的拓展與創新,是一次突破,不僅體現了靜電學方面綜合的理論知識,而且蘊含了豐富的實驗技術技能,具有較強的探索性和挑戰性。
  
  (二)實驗儀結構示意圖与實物圖
  静电现象综合实验演示仪
  1.實驗儀結構示意如圖1所示,儀器裝置各部件名稱如下:
  ①螺絲;②尖端放電針;③尖端支架;④圓形鋁盤;⑤固定滑槽;⑥核心装置底座;⑦維氏起電機;⑧导線;⑨驗電器。
  2.靜電現象綜合演示仪的實物如圖2中間部分所示。
  静电现象综合实验演示仪
  (三)實驗原理
  
  起電機產生的電荷聚集在尖端放電針上,導體表面曲度越大的地方,所聚集的電荷就越多,曲度越小的地方,電荷聚集就少,在導體尖端,曲度極大,電荷密集,電場很強,使空氣分子發生電离而形成大量的自由電子和離子,在一定條件下即可導致空氣擊穿,而发生“尖端放電現象”。空氣被電離產生的與尖端同性電荷的離子就飛向第一塊圓形铝盤,由於靜電感應與之相对的第二塊圓鋁盤就帶与第一塊圓鋁盤異性的電荷,那麽用導線與第二塊圓鋁盘相連的驗電器就會帶電,進而驗電器的指針發生偏轉。
  (四)演示的使用操作及功能特點
  演示操作:
  (1)先使起電機的兩個触頭相互接觸(避免由於起電機帶電而造成危險)。
  (2)按照實驗仪結構圖將各個裝置连接好,檢查無誤後,搖动維氏起電機即可。
  (3)一塊鋁盤固定不動,滑動另一塊鋁盤使它們之間的距離縮短,仔細觀察驗電器的指針的偏轉角度。
  兩塊鋁盤的间距慢慢增大,再觀察验電器的指針的偏轉角度。
  功能特點:該实驗裝置簡單,制作起來比较容易,而且具有靜電方面知識的综合性。另外這個演示實驗的现象非常明顯,操作方法簡单易行,實驗原理通俗易懂,趣味性較強。學生可以通過本實驗很好地理解有關靜電方面的知識,所以該實驗對教師而言具有很強的實用性。
  
  參考文獻:
  [1] 孫敬姝.普通物理实習實驗[M].北京:科學出版社,2005.9-37.转貼於 免費论文下載中心 http://www.hi138.com
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