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范式起電機(jī)的起電原理
摩擦起電原理
范氏起電機(jī)靜電荷來(lái)源是基于兩種不同材料摩擦起電的原理(包括緊密接觸起電)。一般說(shuō)來(lái)兩種不同的材料發(fā)生摩擦?xí)r都會(huì)發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移,獲得電子的材料帶負(fù)電;失去電子的材料帶正電。由于金屬材料的自由電子很容易轉(zhuǎn)移,保存這些電荷特別困難,所以實(shí)際應(yīng)用中都采用絕緣材料摩擦來(lái)獲得靜電荷。絕緣體摩擦產(chǎn)生的電荷稱(chēng)為束縛電荷,其涵義為,這些電荷在哪里產(chǎn)生就停留在哪里而不能在絕緣材料上移動(dòng)。范氏起電機(jī)的兩個(gè)摩擦對(duì)象是:下滾輪與傳送帶。根據(jù)需要適當(dāng)?shù)剡x擇兩種材料的組合:可以使下滾輪帶正電、傳送帶帶負(fù)電;調(diào)換材料的組合也可使帶電情況相反。交流電動(dòng)機(jī)與下滾輪共軸,接通220V交流電源,電動(dòng)機(jī)隨即帶動(dòng)下滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)。下滾輪與傳送帶之間的摩擦和緊密接觸作用,導(dǎo)致兩介質(zhì)帶上異種電荷。這里不妨假設(shè)下滾輪帶正電,傳送帶帶負(fù)電。
范式起電機(jī)——起電原理介紹
尖面放電原理
傳送帶左邊做上行運(yùn)動(dòng)、右邊做下行運(yùn)動(dòng)。負(fù)電荷隨著傳送帶的上行而上移,當(dāng)負(fù)電荷到達(dá)上滾輪附近時(shí),在上滾輪附近設(shè)置有集電梳,所謂集電梳就是一排整齊的金屬尖針,它的外形正像日常生活用品-梳頭的梳子。在尖面導(dǎo)體強(qiáng)電場(chǎng)的作用下,與尖面電荷極性相反的離子飛向面端跟尖面電荷中和;與尖面電荷極性相同的離子受到排斥背離尖面飛走,這就是所謂尖面放電。根據(jù)尖面放電原理,傳送帶上的負(fù)電荷(束縛電荷)經(jīng)過(guò)集電梳時(shí)必然發(fā)生尖面放電,負(fù)電荷飛向尖面并迅速分布到球殼表面??傊?,在尖面放電的作用下,傳送帶的負(fù)電荷順利地轉(zhuǎn)移到金屬球外表面。
范式起電機(jī)——故障排除
范氏起電機(jī)是靜電理論知識(shí)綜合實(shí)踐應(yīng)用的范例,掌握了范氏起電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理后不難排除起電機(jī)的常見(jiàn)故障。結(jié)合我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)驗(yàn)中遇到的故障及排除方法做出概括性陳述。
電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)無(wú)力
范氏起電機(jī)一般使用電容啟動(dòng)式單相交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng),使用日久后啟動(dòng)電容器容易漏電變質(zhì)甚至完全損壞,此時(shí)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)無(wú)力或者只有交流聲而不旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。可照原來(lái)電容器的容量和耐壓數(shù)值購(gòu)買(mǎi)新的電容器并且更換。