靜電現(xiàn)象綜合實驗演示儀

　　[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(fā)現(xiàn)利用尖端放電針和兩塊靜電感應(yīng)鋁盤組合起來，可以綜合演示靜電感應(yīng)和尖端放電現(xiàn)象，將尖端放電和靜電感應(yīng)綜合起來進行探究、構(gòu)想，使所學靜電學知識融合起來，具有突破性和新穎性，定會得到中學和大學物理教師的青睞。
　　[關(guān)鍵詞]尖端放電 靜電感應(yīng) 綜合演示
　　
　�。ㄒ唬┰O(shè)計構(gòu)想
　　
　　大中學物理實驗中有很多關(guān)于靜電現(xiàn)象方面的演示儀器，如尖端放電、避雷針演示儀、靜電感應(yīng)盤、靜電跳球、擺球和靜電除塵等。但它們只演示了靜電現(xiàn)象中的一個知識點，沒有將它們有效地綜合起來。實踐中發(fā)現(xiàn)，放置于尖端放電針附近的鋁盤上出現(xiàn)電荷，用驗電器檢驗帶電現(xiàn)象明顯。經(jīng)探究發(fā)現(xiàn)，可用靜電學理論分析解釋： 這種現(xiàn)象是源于靜電感應(yīng)原理，從而使第二塊鋁盤上產(chǎn)生出感應(yīng)電荷，于是將尖端放電和靜電感應(yīng)現(xiàn)象結(jié)合起來綜合構(gòu)想，研制出這款靜電現(xiàn)象綜合演示儀。
　　這個實驗裝置對現(xiàn)有靜電現(xiàn)象實驗演示儀有較大的拓展與創(chuàng)新，是一次突破，不僅體現(xiàn)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(shù)技能，具有較強的探索性和挑戰(zhàn)性。
　　
　�。ǘ�）實驗儀結(jié)構(gòu)示意圖與實物圖
　　
　　1.實驗儀結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，儀器裝置各部件名稱如下：
　�、俾萁z；②尖端放電針；③尖端支架；④圓形鋁盤；⑤固定滑槽；⑥核心裝置底座；⑦維氏起電機；⑧導(dǎo)線；⑨驗電器。
　　2.靜電現(xiàn)象綜合演示儀的實物如圖2中間部分所示。
　　
　�。ㄈ�）實驗原理
　　
　　起電機產(chǎn)生的電荷聚集在尖端放電針上，導(dǎo)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(dǎo)體尖端，曲度極大，電荷密集，電場很強，使空氣分子發(fā)生電離而形成大量的自由電子和離子，在一定條件下即可導(dǎo)致空氣擊穿，而發(fā)生“尖端放電現(xiàn)象”�？諝獗浑婋x產(chǎn)生的與尖端同性電荷的離子就飛向第一塊圓形鋁盤，由于靜電感應(yīng)與之相對的第二塊圓鋁盤就帶與第一塊圓鋁盤異性的電荷，那么用導(dǎo)線與第二塊圓鋁盤相連的驗電器就會帶電，進而驗電器的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
　　（四）演示的使用操作及功能特點
　　演示操作：
　�。�1）先使起電機的兩個觸頭相互接觸(避免由于起電機帶電而造成危險)。
　�。�2）按照實驗儀結(jié)構(gòu)圖將各個裝置連接好，檢查無誤后，搖動維氏起電機即可。
　�。�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(zhuǎn)角度。
　　兩塊鋁盤的間距慢慢增大，再觀察驗電器的指針的偏轉(zhuǎn)角度。
　　功能特點：該實驗裝置簡單，制作起來比較容易，而且具有靜電方面知識的綜合性。另外這個演示實驗的現(xiàn)象非常明顯，操作方法簡單易行，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(guān)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.普通物理實習實驗[M].北京：科學出版社，2005.9-37.

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