如何做好静电实验.doc

如何做好静电实验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。一、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，绝缘性能便很快消失，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。?二、静电实验中的反常现象及其分析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：在用接触的方法使物体带电时，为了使物体上多带些电荷，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。在做感应起电静电实验时，大家都知道，用感应起电的方法使导体 A 带的电荷与原带电体 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）片靠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，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近时，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。