|
静电实验人们一直认为比较难做，其实只要我们掌握了其中的关键，就能做到操作自如，得心应手。 1、实验中的关键问题： 用摩擦等方法获得静电有两个特点：一是电位高，可达数千伏至数万伏，使在通常情况下的绝缘体如木头、玻璃、橡胶等都失去绝缘性能，故电荷极易流失：二是电量少，一经漏电即很快漏完。因此，要做好静电实验关键在于解决绝缘问题。验电器的绝缘塞，各种导体的绝缘支架等，都要用绝缘性能良好的物质做成。实验证明，有机玻璃、塑料（聚氯乙烯）、石蜡等具有良好的绝缘性能。 但是各种绝缘材料的绝缘性能并不是一成不变的，例如常用作静电仪器的绝缘支架的玻璃、硬橡胶棒等，在其表面清洁、干燥时绝缘性能还好，一旦表面弄脏（如落了灰尘或者被手汗污渍）或在潮湿的空气中，绝缘性能很快消失，即使绝缘性能良好的有机玻璃、石蜡矿烛渍），或在潮湿的空气中，绝缘性能也明显下降甚至完全消失，这一点可以从下面的实验中看出：将洁净干燥的玻璃棒或硬橡胶棒与带电的验电器接触，箔片张角不变；如果用手抚摸其表面将其弄脏或用嘴哈气使其表面潮湿，重放置验电器上，箔片很快下落。因此，静电仪器的支架、底座等必须保持洁净干燥。 石蜡具有很好的防潮功能。将一只矿烛从水中取出后立即移至带电的验电器上，可以看到箔片的张角无变化。这时尽管蜡烛表面有很多水珠，但因这些水珠互不相连，不构成通路。利用这一点我们可以在静电仪器绝缘部分的表面敷一层蜡。或将整个仪器用石蜡垫起来。如给验电器绝缘塞表面涂一层蜡以后，即使用喷雾器对着验电器喷雾，其上面带的电荷也不会失去；将一根普通的玻璃棒擦净烘干后在其中部涂一层蜡，把这根玻璃棒放如水中后取出，手持棒的一端，另端和带电的验电器接触，玻璃棒仍有良好的绝缘性能。用这样的玻璃棒来做摩擦起电的实验就很容易了。 环境对静电的实验影响是很大的。除了湿度的影响外，有一点往往被忽视，就是空气的电离情况。我们可以做这样一个实验在带电的验电器附近点燃一根火柴，验电器上的电荷即很快失去，这是因为空气被火焰电离导电所致。因此，静电实验应避免在周围空气被电离的情况下进行，如实验室内不得生碳火；刚做过感应圈、起电机放电实验后，须打开窗子让空气流通一下再做静电实验。（利用这点，我们可以很方便的使不需要带电的绝缘体上的电荷失去，只须将带电体在酒精灯火焰上轻轻一掠即可。） 为了保证静电实验的顺利进行，在准备实验时，对各静电仪器的绝缘部分必须进行认真的检查，检查的方法是将各绝缘部分，分别与带电的验电器接触，看其是否漏电。 2、静电实验中的反常现象及其分析： （1）在用验电器检验摩擦过的物体是否带电时，把丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球（杆），金属箔片张开一个小角度；为了使金属箔片张角度再大一点，将玻璃棒又跟丝绸摩擦后再次跟验电器的金属球接触，并沿一个方向来回拉动几次，会看到金属箔的张角不仅没有变大反而变小了。这是因为用丝绸摩擦过的玻璃棒（一般情况下）带正电荷，正电荷在玻璃棒（绝缘体）的表面上，但不能自由移动，实验时为了把更多的电荷传给验电器的金属球（杆），将玻璃棒与金属球接触而且来回相对滑动，由于摩擦使金属球上产生了负电荷，这产生的负电荷数量大于由棒传给金属球的正电荷数量时，验电器上原带的正电荷数就要减少，金属箔片的张角就会变小，因而出现了上述反常现象。 为了避免这种现象的发生，应该注意的是：再用接触的方法使物体带电时，为了使物体上多呆些电荷，必须将带电体表面不同处多次与物体进行接触，两物体切勿相对滑动发生摩擦，以免使物体与带电体摩擦后产生性质不同的新电荷，而导致实验失败。 （2）在做感应起电静电实验时，大家都知道，用感应起电的方法是导体A带的电荷时与原带电体B上的电荷性质是相反的电荷。但是有时会发生反常的现象：比如我们把摩擦过带负电荷的”塑料王”（聚四氟乙烯）片*近一个有绝缘底座的枕形导体，用手指接触一下枕形导体的另一端后，再移走塑料片，根据感应起电的原理，枕形导体应该带上正电荷了，但检验结果表明：它带的不是正电荷而是和塑料片上同性质的负电荷。经过多次实验测试表明，实验之所以出现这种反常现象，是因为实验是带负电荷的塑料片（施感电荷体）与枕形导体（感应体）过分接近而形成的。因为用摩擦的方法带电的物体，它对地的电压可高达几万伏以上，当它与枕形导体过分接触时，它将击穿空气而放电，特别是在枕形导体被接地后还在继续发生放电，这就使得枕形导体带有与塑料片上相同性质的负电荷了。所以为了避免这一反常现象，在实验时一定不能使施感电荷体与感应导体过分接近。 (责任编辑：admin) |