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范式起電機的【實驗現(xiàn)象】
1.使頭發(fā)豎立:由于人身導電,所以當起電機啟動時,電荷便傳到身上。因為頭發(fā)上的電荷互相排斥,頭發(fā)便豎立起來。(圖片腦補)
2.吸引發(fā)泡膠球:當發(fā)泡膠球移近起電機的球形罩時,發(fā)泡膠球中分子內的電荷分布將發(fā)生變化。在分子內,正負兩極的電荷被輕微地分離,產生所謂極化的現(xiàn)象。此時球形罩上的電荷與分子內相反的電荷產生微小的吸力,從而吸引整個發(fā)泡膠球。
3.排斥紙屑。
此外,該實驗能產生高電壓,但能量小,不會對人體產生傷害,當然自己也可以采用一些安全措施,這個實驗還是挺有趣的。
范式起電機的起電原理
摩擦起電原理
范氏起電機靜電荷來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)。一般說來兩種不同的材料發(fā)生摩擦時都會發(fā)生電荷的轉移,獲得電子的材料帶負電;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移,保存這些電荷特別困難,所以實際應用中都采用絕緣材料摩擦來獲得靜電荷。絕緣體摩擦產生的電荷稱為束縛電荷,其涵義為,這些電荷在哪里產生就停留在哪里而不能在絕緣材料上移動。范氏起電機的兩個摩擦對象是:下滾輪與傳送帶。根據需要適當?shù)剡x擇兩種材料的組合:可以使下滾輪帶正電、傳送帶帶負電;調換材料的組合也可使帶電情況相反。交流電動機與下滾輪共軸,接通220V交流電源,電動機隨即帶動下滾輪轉動。下滾輪與傳送帶之間的摩擦和緊密接觸作用,導致兩介質帶上異種電荷。這里不妨假設下滾輪帶正電,傳送帶帶負電。
感應起電原理
范氏起電機可演示感應起電實驗。摩擦起電與感應起電是兩種基本的靜電起電方式。當起電機的金屬球帶上一定電荷時,教師手持驗電器慢慢靠近金屬球,學生看到驗電器的兩箔片逐漸張開,靠得越近張開的角度越大;再將驗電器逐漸遠離金屬球時張角變小,驗電器離開金屬球足夠遠時兩箔片合攏。這就是感應起電實驗。在感應起電過程中驗電器所帶的凈電荷等于零。然而驗電器與金屬球靠得足夠近時發(fā)生火花放電,此時驗電器帶上了凈電荷,再將驗電器遠離金屬球時兩箔片不再合攏。