第六章 电与磁其他仪器-高中物理实验仪器配备与使用

第六章 ! 电与磁其他仪器 ! 六 !!!!!!!!! 电与磁其他仪器 ! 第一节 ! 摩擦起电器 ! !! 一! 摩擦起电器的结构与原理 摩擦起电器的结构简单$没有固定的外形$通常由橡胶棒与毛皮+玻璃棒与丝 绸组成$如图 0/' 所示( 图 0/' 摩擦起电也就是通过摩擦的方式使得物体带上电荷(使用两种不同的物体相 互摩擦$使得它们的最外层电子得到足够的能量发生转移$摩擦起电后两种物体必 带等量异种电荷( 可以从原子物理的角度来考虑$任何物体都是由原子构成的$而原子由带正电 的原子核和带负电的电子所组成$电子绕着原子核运动(在通常情况下$原子核带 的正电荷数跟核外电子带的负电荷数相等$原子不显电性$所以整个物体是中性 的(原子核里正电荷数量很难改变$而核外电子却能摆脱原子核的束缚$转移到另 一物体上$从而使核外电子带的负电荷数目改变(当物体失去电子时$它所带负电 荷总数比原子核的正电荷少$就显示出带正电2相反$本来是中性的物体$当得到电 !"! 子时$它就显示出带负电(当两个物体互相摩擦时$因为不同物体的原子核束缚核 外电子的本领不同$所以其中有一个物体失去一些电子$另一个物体得到多余的电 子$于是两个物体带上等量异种电荷$如图 0/% 所示(两个带电物质之间摩擦时会 互相施加作用力于对方$也会感受到对方施加的作用力$所涉及的作用力遵守库仑 定律( 图 0/% !! 二! 教学规格配置与要求"教育部 #+!+ 年文件要求# 摩擦起电器教学规格配置与要求见表 0/' ( 表 '"! ! 摩擦起电器教学规格配置与要求 编号 名称 功能 单位 数 量 配备要求 必修 选修 系列 ' 系列 % 系列 1 执行标 准代号 分类与 代码 %1&&' 玻棒 &附丝绸' 有机玻棒&附 丝绸'$教师用 对' # UV'-,2',.(U'&&%' %1&&1 胶棒 &附毛皮' 聚碳酸酯棒 &附毛皮'$教师用对' # UV'-,2',.(U'&&%% !! 三! 摩擦起电器的使用 使用摩擦起电器时$保持双手和器材的干燥$然后用玻璃棒与丝绸或橡胶棒与 毛皮快速摩擦$就可以通过验电器检验是否有静电荷产生&也可以提前准备好一些 小纸屑$检验是否有静电荷产生'( !! 四! 摩擦起电器使用注意事项 '$ 在使用摩擦起电器时$双手最好戴上一次性塑料手套( %$ 要保持毛皮+丝绸+橡胶棒+玻璃棒的干燥( !! 五! 常见故障与排除方法 如果在实验中遇到起电不明显的情况$可以放在太阳下晒一段时间或直接使 !"" 第六章 ! 电与磁其他仪器 ! 用电吹风吹$只要保持毛皮+丝绸干燥$实验效果就比较显著( ! 第二节 ! 感应起电机演示器 ! !! 一! 感应起电机的结构与原理 图 0/1 如图 0/1 所示是感应起电机的实物图(它 的旋转盘由两块圆形有机玻璃叠在一起组成$ 中间有空隙$每块向外的表面上都贴有铝片$铝 片以圆心为中心对称分布(由于两盘分别与两 个受动轮固定$并依靠皮带与驱动轮相连$两根 皮带相互交叉$使转动驱动轮时两盘转向相反( 盘转向为#正面顺时针$反面逆时针(两盘上 各有一过圆心的固定电刷$两电刷呈 ,&d $电刷 两端的铜丝与铝片密切接触$这样在盘旋转时 铜丝与铝片可以摩擦起电(如图 0/4 所示为各 部分的基本结构(该仪器还有悬空电刷$悬空 电刷与电刷呈 4(d $每个刷的两脚跨过两盘$但并不与两盘接触$脚上装有许多尖细 铜丝$铜丝尖端指向圆盘上的铝片(悬空电刷用金属杆与莱顿瓶相连(莱顿瓶其 实是个电容$用来储电(如图 0/4 所示为莱顿瓶结构$它由两层筒状锡箔组成$中 间是电介质$上有瓶盖(悬空电刷上的金属杆插入瓶盖一半$末端由一根较粗铜丝 与莱顿瓶内层锡箔筒底相连$这样悬空电刷上所集电荷可以储存在莱顿瓶中(如 图 0/( 所示放电小球也通过一金属杆与莱顿瓶盖相接$此杆插入瓶盖一半且不与 集电叉相触$也不与莱顿瓶中锡箔筒相连$但这样可使其受莱顿瓶内筒电荷感应而 带电$可推导出放电小球会被感应出与其相连的莱顿瓶内筒同电性的电荷(由于 感应起电机在左右各有一莱顿瓶$若两莱顿瓶集聚不同种电荷$则两放电小球上就 会被感应出不同种电荷$当两小球靠近时就会因放电而产生电火花(需要说明的 是$此莱顿瓶仅是储电设备$与小球是否放电无关$即使将其拆除$转动圆盘时两小 球照常放电$只不过电火花很弱$但其频率更高(这是因为没有莱顿瓶后其电容减 小了$可由公式 1S M 5 解释#要产生电火花$两小球间电压约为几万伏$当 5 减小 时$悬空电刷仅需要集聚很少电荷就可使电压升高到放电要求$故与原来相比$放 电频率会加大(但是由于小球上每次放电所放出的电量减少了$相应电流也会减 小$因而电火花很小( !"# 图 0/4 图 0/( !! 二! 教学规格配置与要求"教