靜電小實驗教學(xué)設(shè)計-在線瀏覽
2024-10-25 03:30本頁面
【正文】 相干的。16世紀英國御醫(yī)吉爾伯特是第一個比較系統(tǒng)地研究了靜電現(xiàn)象的人，吉爾伯特的工作停留在定性的階段，進展不快。18世紀后期，貝內(nèi)特發(fā)明驗電器，這種儀器一直沿用到現(xiàn)在。另外，庫侖發(fā)明了扭秤，用它來測量靜電力，推導(dǎo)出了庫侖定律。經(jīng)過長期對自然現(xiàn)象的觀察和研究，人們對靜電現(xiàn)象有了一定程度的認識。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，它有正電荷與負電荷兩種，同種電荷相排斥，異種電荷相吸引。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電場作用下，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。通常物體由原子組成，原子中有帶正點的原子核和帶負電的電子，由于正、負電荷相等，一般物體呈中性而不帶電。當(dāng)兩個物體互相摩擦?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，得到電子帶負電。同種物質(zhì)的原子核對核外電子的束縛能力是相同的，不會出現(xiàn)電子的得失，因此不可能起電。如果用手拿著金屬棒去摩擦別的物體，金屬棒是不會帶電的，這是因為金屬、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，因此金屬棒不會帶電。為什么帶電體能吸引輕小物體?這是因為當(dāng)帶電體靠近輕小物體時,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？這是因為當(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。梳頭時，頭發(fā)因摩擦而帶上同種電荷從而相互排斥。取一把長約20厘米、塑料把的螺絲起子與有機玻璃棒摩擦。二、靜電計與驗電器一、構(gòu)造上的差異最常用的金箔驗電器，它是檢驗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，下端懸掛一對金箔（或鋁箔）。為了避免氣流的影響，金屬棒和箔片封閉在一個玻璃瓶中，棒與瓶間有絕緣材料相隔。實驗室常用的靜電計是布勞恩靜電計，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。這樣，靜電計的金屬外殼與內(nèi)部的金屬桿及金屬指針構(gòu)成了一個特殊的電容器。當(dāng)指示系統(tǒng)具有一定的偏轉(zhuǎn)角時，其重力矩與靜電力矩平衡。（2）靜電計原理及其用途靜電計的原理是：從上面的構(gòu)造分析，我們知道靜電計本身其實就是一個電容器。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?，F(xiàn)將一個已充電電量為Q的平板電容器與靜電計相連，此時指針和金屬桿帶正電，外殼的內(nèi)表面將出現(xiàn)負的感應(yīng)電荷，從而在金屬桿與外殼間形成電場，指針表面的電荷受到電場力的作用，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，場強越強，則指針的偏角也越大。由此可見，指針張角大小能定性地反映靜電計兩極間的電勢差的大小。它不但可以定性測量兩導(dǎo)體的電勢差（這點上面已有，故不重述），還可以定性測量某導(dǎo)體的電勢，甚至還可以測量直流電路中的電勢差。但實際上在一般直流電路中，由于電壓較小，使靜電計所帶電荷量很小，指針的偏轉(zhuǎn)角度幾乎覺察不出來。故一般的直流電壓不能使靜電計指針有明顯偏轉(zhuǎn)。例如把靜電計接在感應(yīng)圈的副線圈上，指針偏轉(zhuǎn)角度會忽大忽小，說明感應(yīng)圈輸出的是不穩(wěn)定的脈動電壓。二、尖端放電通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場特別強，空氣分子中的正負電荷受到方向相反的強電場力，有可能被“撕”開，這個現(xiàn)象叫做空氣的電離。空氣電離后產(chǎn)生的負電荷就是電子，失去電子的原子帶正電，叫做正離子。這些高速運動的離子撞擊空氣分子，使更多的分子電離。當(dāng)兩個針形電極桿間加上高壓后，尖端處的電荷面密度最大，尖端附近的電場最強，強電場使尖端附近空氣中殘存的離子發(fā)生加速運動，被加速的離子與空氣分子相碰撞，使空氣分子電離，產(chǎn)生大量新的離子。四、韋氏起電機結(jié)構(gòu)(1)帶金屬片圓盤一對(2)電刷(3)電梳、放電桿、萊頓瓶原理感應(yīng)起電極性判斷 極性可隨即變化五、感應(yīng)圈的原理利用電磁感應(yīng)原理將低壓直流電變成高電壓的裝置。電源接通。構(gòu)成初級線圈L1回路。在這樣的重復(fù)過程中，L1中即產(chǎn)生斷續(xù)的電流。由于次級線圈L2的線圈匝數(shù)為L1的130倍，于是在L2的兩端即感生5－6萬伏的高壓，而且是顯正負極性的。但在斷電時，初級電流瞬間消失，鐵芯磁通量變化極快，就產(chǎn)生遠高于通電自感電動勢的斷電自感電動勢。六、靜電除塵構(gòu)造工作原理氣體電離：在電場作用下，空氣中的中性原子變成正離子和電子。處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，負離子的定義空氣負離子又稱負氧離子，是指獲得1個或1個以上的電子帶負電荷的氧氣離子。氮占78%，氧占21%，%，氮對電子無親和力，只有氧和二氧化碳對電子有親和力，但氧含量是二氧化碳含量的700倍，因此，空氣中生成的負離子絕大多數(shù)是空氣負氧離子。自然界的放電(閃電)現(xiàn)象、光電效應(yīng)、噴泉、瀑布等都能使周圍空氣電離，形成負氧離子。氣體電離氣體受到電場或熱能的作用，就會使中性氣體原子中的電子獲得足夠的能量，以克服原子核對它的引力而成為自自電子，同時中性的原子或分子由于失去了帶負電荷的電子而變成帶正電荷的正離子。因此空氣電離產(chǎn)生的自由電子大部分被氧氣獲得?？諝庵杏姓x子，也有負離子。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展，負離子的量越來越少?，F(xiàn)代人的文明病和負離子減少也有最直接的關(guān)系。常溫下氧氣負離子穩(wěn)定性差、水正離子穩(wěn)定性來得高，這使 正電荷總數(shù)超過負電荷，使大氣帶
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