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靜電現(xiàn)象綜合實(shí)驗(yàn)演示儀

時(shí)間:2024-06-26 19:21:11 物理畢業(yè)論文 我要投稿
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靜電現(xiàn)象綜合實(shí)驗(yàn)演示儀

  [摘 要]靜電實(shí)驗(yàn)是物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要組成部分,常見(jiàn)靜電演示儀中多為演示單個(gè)靜電知識(shí)點(diǎn),實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)利用尖端放電針和兩塊靜電感應(yīng)鋁盤(pán)組合起來(lái),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(lái)進(jìn)行探究、構(gòu)想,使所學(xué)靜電學(xué)知識(shí)融合起來(lái),具有突破性和新穎性,定會(huì)得到中學(xué)和大學(xué)物理教師的青睞。
  [關(guān)鍵詞]尖端放電 靜電感應(yīng) 綜合演示
  
  (一)設(shè)計(jì)構(gòu)想
  
  大中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(pán)、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(gè)知識(shí)點(diǎn),沒(méi)有將它們有效地綜合起來(lái)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),放置于尖端放電針附近的鋁盤(pán)上出現(xiàn)電荷,用驗(yàn)電器檢驗(yàn)帶電現(xiàn)象明顯。經(jīng)探究發(fā)現(xiàn),可用靜電學(xué)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(pán)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(lái)綜合構(gòu)想,研制出這款靜電現(xiàn)象綜合演示儀。
  這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)現(xiàn)有靜電現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)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(xué)方面綜合的理論知識(shí),而且蘊(yùn)含了豐富的實(shí)驗(yàn)技術(shù)技能,具有較強(qiáng)的探索性和挑戰(zhàn)性。
  
  (二)實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意圖與實(shí)物圖
  
  1.實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意如圖1所示,儀器裝置各部件名稱如下:
  ①螺絲;②尖端放電針;③尖端支架;④圓形鋁盤(pán);⑤固定滑槽;⑥核心裝置底座;⑦維氏起電機(jī);⑧導(dǎo)線;⑨驗(yàn)電器。
  2.靜電現(xiàn)象綜合演示儀的實(shí)物如圖2中間部分所示。
  
  (三)實(shí)驗(yàn)原理
  
  起電機(jī)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(chǎng)很強(qiáng),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(pán),由于靜電感應(yīng)與之相對(duì)的第二塊圓鋁盤(pán)就帶與第一塊圓鋁盤(pán)異性的電荷,那么用導(dǎo)線與第二塊圓鋁盤(pán)相連的驗(yàn)電器就會(huì)帶電,進(jìn)而驗(yàn)電器的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
 。ㄋ模┭菔镜氖褂貌僮骷肮δ芴攸c(diǎn)
  演示操作:
 。1)先使起電機(jī)的兩個(gè)觸頭相互接觸(避免由于起電機(jī)帶電而造成危險(xiǎn))。
 。2)按照實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)圖將各個(gè)裝置連接好,檢查無(wú)誤后,搖動(dòng)維氏起電機(jī)即可。
 。3)一塊鋁盤(pán)固定不動(dòng),滑動(dòng)另一塊鋁盤(pán)使它們之間的距離縮短,仔細(xì)觀察驗(yàn)電器的指針的偏轉(zhuǎn)角度。
  兩塊鋁盤(pán)的間距慢慢增大,再觀察驗(yàn)電器的指針的偏轉(zhuǎn)角度。
  功能特點(diǎn):該實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單,制作起來(lái)比較容易,而且具有靜電方面知識(shí)的綜合性。另外這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象非常明顯,操作方法簡(jiǎn)單易行,實(shí)驗(yàn)原理通俗易懂,趣味性較強(qiáng)。學(xué)生可以通過(guò)本實(shí)驗(yàn)很好地理解有關(guān)靜電方面的知識(shí),所以該實(shí)驗(yàn)對(duì)教師而言具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
  
  參考文獻(xiàn)
  [1] 孫敬姝.普通物理實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.9-37.

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