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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)鋁盤組合起來，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)綜合起來進(jìn)行探究、構(gòu)想，使所學(xué)靜電學(xué)知識(shí)融合起來，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
�。ㄒ唬┰O(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、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)，沒有將它們有效地綜合起來。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，放置于尖端放電針附近的鋁盤上出現(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；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。
�。ㄈ⿲�(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，由于靜電感應(yīng)與之相對(duì)的第二塊圓鋁盤就帶與第一塊圓鋁盤異性的電荷，那么用導(dǎo)線與第二塊圓鋁盤相連的驗(yàn)電器就會(huì)帶電，進(jìn)而驗(yàn)電器的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
（四）演示的使用操作及功能特點(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，檢查無誤后，搖動(dòng)維氏起電機(jī)即可。
（3）一塊鋁盤固定不動(dòng)，滑動(dòng)另一塊鋁盤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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