靜電小實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)-文庫吧
2024-10-25 03:30 本頁面
【正文】 “天電”收集到萊頓瓶中，從而弄明白“天電”和“地電”原來是一回事。18世紀(jì)后期，貝內(nèi)特發(fā)明驗(yàn)電器，這種儀器一直沿用到現(xiàn)在。它可以近似地測(cè)量一個(gè)物體上所帶的電量。另外，庫侖發(fā)明了扭秤，用它來測(cè)量靜電力，推導(dǎo)出了庫侖定律?？茖W(xué)家使用了驗(yàn)電器和扭秤以后，靜電現(xiàn)象的研究工作就從定性走到了定量的道路。經(jīng)過長期對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和研究，人們對(duì)靜電現(xiàn)象有了一定程度的認(rèn)識(shí)。但是對(duì)電的本質(zhì)問題，一直到研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)后，才算比較清楚。二、靜電中的電荷本質(zhì)電荷本身不是物質(zhì)，但電荷與物質(zhì)不可分離，自然界不存在脫離物質(zhì)而單獨(dú)存在的電荷，電荷是物質(zhì)的固有屬性之一，它有正電荷與負(fù)電荷兩種，同種電荷相排斥，異種電荷相吸引。導(dǎo)體上所帶的電荷是可以自由移動(dòng)的自由電荷，以傳導(dǎo)方式實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移；而絕緣體帶電情況與導(dǎo)體帶電情況大不相同，絕緣體所帶的電荷是以束縛電荷的形式出現(xiàn)，不能以傳導(dǎo)方式轉(zhuǎn)移，而是以放電形式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。所以，帶電的絕緣體與導(dǎo)體接觸后，導(dǎo)體上所得到的電荷是通過放電形式轉(zhuǎn)移而來的，即金屬中的電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，從金屬表面逸出，導(dǎo)體表面電荷集中部分最易發(fā)生這種現(xiàn)象。我們通過接觸可以實(shí)現(xiàn)絕緣體與帶電體上電荷的轉(zhuǎn)移，但其本質(zhì)上不是傳導(dǎo)而是放電，這個(gè)問題的正確理解，有助于我們理論上正確分析靜電產(chǎn)生的原因。通常物體由原子組成，原子中有帶正點(diǎn)的原子核和帶負(fù)電的電子，由于正、負(fù)電荷相等，一般物體呈中性而不帶電。第三篇：靜電實(shí)驗(yàn)教學(xué)靜電實(shí)驗(yàn)一、摩擦起電摩擦起電原理不同物質(zhì)的原子核束縛電子的本領(lǐng)不同。當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r，束縛電子的本領(lǐng)弱的物體，容易失去電子，跟它相摩擦的物體得到電子，物體失去電子帶正電，得到電子帶負(fù)電。摩擦起電條件（1）相互摩擦的物體是由不同的物質(zhì)組成的。同種物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的束縛能力是相同的，不會(huì)出現(xiàn)電子的得失，因此不可能起電。（2）摩擦起電的兩個(gè)物體要與外界絕緣。如果用手拿著金屬棒去摩擦別的物體，金屬棒是不會(huì)帶電的，這是因?yàn)榻饘?、人體、大地都是導(dǎo)體，摩擦過的金屬棒上帶的電通過人體傳給大地，因此金屬棒不會(huì)帶電?！?常見物質(zhì)束縛電子本領(lǐng)由弱到強(qiáng)的次序：毛皮＜玻璃＜云母＜羊毛＜尼龍＜絲綢＜硬橡膠＜金屬＜松香＜硫。為什么帶電體能吸引輕小物體?這是因?yàn)楫?dāng)帶電體靠近輕小物體時(shí),輕小物體由于靜電感應(yīng)也帶了電(與帶電體相反的電荷),、為什么摩擦起電的筆桿吸起了碎紙屑以后，碎紙屑馬上又掉了？這是因?yàn)楫?dāng)碎紙屑被帶電的筆桿吸引后,它就帶了與筆桿相同的電荷(這是一種接觸起電現(xiàn)象),由于同種電荷相互排斥,所以碎紙屑馬上又掉了。為什么冬天梳頭發(fā)時(shí)頭發(fā)會(huì)變直，也就是說，為什么頭發(fā)遇靜電后會(huì)變直？帶電體靠近不帶電體時(shí)，不帶電體靠近帶電體一側(cè)會(huì)感應(yīng)帶上異種電荷，從而與帶電體相吸。梳頭時(shí)，頭發(fā)因摩擦而帶上同種電荷從而相互排斥。金屬棒與有機(jī)玻璃棒摩擦起電理論上，任何兩個(gè)不同物質(zhì)的物體相互摩擦，都要發(fā)生電荷（電子）的轉(zhuǎn)移，在絕緣好的情況下，無論是絕緣體還是導(dǎo)體，都能表現(xiàn)出帶電現(xiàn)象。取一把長約20厘米、塑料把的螺絲起子與有機(jī)玻璃棒摩擦。金屬棒之間摩擦能起電嗎？不會(huì)，因?yàn)榻饘偈橇紝?dǎo)體，就算你摩擦出電荷，這些電荷也會(huì)很快轉(zhuǎn)移，并且馬上發(fā)生中和反應(yīng)，所以是不會(huì)起電的。二、靜電計(jì)與驗(yàn)電器一、構(gòu)造上的差異最常用的金箔驗(yàn)電器，它是檢驗(yàn)物體是否帶電的最簡單的儀器，在玻璃瓶口處有一橡膠塞，塞中插一根金屬桿，桿的上端有一金屬球，下端懸掛一對(duì)金箔（或鋁箔）。當(dāng)帶電體與金屬小球接觸時(shí)，箔片因帶同性電荷相排斥而張開。為了避免氣流的影響，金屬棒和箔片封閉在一個(gè)玻璃瓶中，棒與瓶間有絕緣材料相隔。而靜電計(jì)是用靜電方法測(cè)量電勢(shì)差的儀器。實(shí)驗(yàn)室常用的靜電計(jì)是布勞恩靜電計(jì)，它的結(jié)構(gòu)是在一絕緣底座上裝一鼓形鐵殼，鐵殼的前面裝有透明玻璃，后面裝有標(biāo)有刻度的毛玻璃，在金屬殼中絕緣地安裝一根金屬桿，桿的上端為金屬小球，金屬桿下部的水平軸上裝有金屬指針，可繞水平軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。圓筒的底部有接線柱，可用來接地或與其他導(dǎo)體相連。這樣，靜電計(jì)的金屬外殼與內(nèi)部的金屬桿及金屬指針構(gòu)成了一個(gè)特殊的電容器。工作原理及用途上的差異（1）驗(yàn)電器原理及其用途驗(yàn)電器的原理：當(dāng)驗(yàn)電器指示系統(tǒng)帶電后，由于同種電荷的排斥力使指示器發(fā)生偏轉(zhuǎn)，它是從力的角度來反映導(dǎo)體帶電的情況。當(dāng)指示系統(tǒng)具有一定的偏轉(zhuǎn)角時(shí)，其重力矩與靜電力矩平衡。驗(yàn)電器的主要用途：檢驗(yàn)物體是否帶電，比較帶電的種類以及所帶電荷量的多少等。（2）靜電計(jì)原理及其用途靜電計(jì)的原理是：從上面的構(gòu)造分析，我們知道靜電計(jì)本身其實(shí)就是一個(gè)電容器。金屬球、金屬桿、指針相當(dāng)于電容器的一個(gè)電極，金屬外殼也相當(dāng)于一個(gè)電極，它們之間是絕緣的。其電容的大小由金屬殼的幾何尺寸的大小和金屬桿及指針的長短、位置所決定。因?yàn)橹羔樀钠D(zhuǎn)角變化對(duì)靜電計(jì)的電容的影響很小，故在指針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中可近似認(rèn)為靜電計(jì)的電容值不變?，F(xiàn)將一個(gè)已充電電量為Q的平板電容器與靜電計(jì)相連，此時(shí)指針和金屬桿帶正電，外殼的內(nèi)表面將出現(xiàn)負(fù)的感應(yīng)電荷，從而在金屬桿與外殼間形成電場(chǎng)，指針表面的電荷受到電場(chǎng)力的作用，或者說受到來自桿上同種電荷的排斥力及金屬盒內(nèi)壁的異種電荷的吸引力，使得指針偏轉(zhuǎn)，帶電量越多，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，則指針的偏角也越大。當(dāng)靜電計(jì)電容保持不變時(shí)，靜電計(jì)兩極間的電勢(shì)差U與其帶電量Q成正比，U越大，Q越大，指針?biāo)茈妶?chǎng)力越大，指針張角因此就越大。由此可見，指針張角大小能定性地反映靜電計(jì)兩極間的電勢(shì)差的大小。由于靜電計(jì)的特殊結(jié)構(gòu)，使得它又具備驗(yàn)電器不能替代的某些作用。它不但可以定性測(cè)量兩導(dǎo)體的電勢(shì)差（這點(diǎn)上面已有，故不重述），還可以定性測(cè)量某導(dǎo)體的電勢(shì)，甚至還可以測(cè)量直流電路中的電勢(shì)差。既然靜電計(jì)本身也是一個(gè)電容器，那么把靜電計(jì)并聯(lián)在直流 電路中電勢(shì)差不為零的兩點(diǎn)時(shí)，靜電計(jì)就會(huì)被充電，其指針就應(yīng)該偏轉(zhuǎn)。但實(shí)際上在一般直
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