中学静电实验中使用的静电仪器,一般是在高电压(104伏数量级)、微电量(10-8库数量级)的状况下工作。中学静电实验中最常使用的高压静电源──感应起电机,以24厘米(起电圆盘直径)J-DJI型为例,在温度不超过40℃、相对湿度小于80%的条件下,静电感应电压可达4~6万伏,而电量只有6~10微库。用玻璃棒、橡胶棒分别与丝绸和毛皮摩擦也可以产生上千伏的电压,其电量的库仑数只在10-9~10-7数量级。静电实验只能在一定的条件下才能成功,其成败的关键在于“绝缘”、“环境”、“实验方法”三个方面。疏忽了其中一条,实验也要失败。
绝缘静电实验的首要问题是绝缘材料的选择。绝缘材料不仅要有较高的绝缘电阻,还要考虑它的化学稳定性、吸湿性、与灰尘油污的粘附力、机械强度等。目前最理想的绝缘材料是有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲脂)。它的主要性能是加热收缩率1.2~1.8%;吸水率0.3~0.4%;硬度200~240牛/厘米2;耐电压每毫米厚耐电压2万伏以上;表面比电阻大于1014欧。静电仪器各绝缘部分应尽量用有机玻璃。实验中在实验台上铺一块清洁的有机玻璃,也可大大提高实验成功率。硬橡胶、玻璃等表面对水的亲和力较强,就很难在任何环境保持良好的绝缘性能。此外,仪器表面的灰尘,纤维物以及汗渍等都可能造成表面电荷直接从此通过而漏电。因此,仪器各带电导体的表面要光洁圆滑,避免有尖锐棱角或尖端,以及防止长期搁置和保养不好造成金属表面锈蚀和镀层脱落。
环境
中学静电实验,均在教室和实验室中进行。由于静电实验本身的特点,所以环境──特别是环境的温度也就成为进行静电实验的重要条件。水分子(以及空气中由于宇宙射线、紫外线等产生的若干离子)附着在绝缘物表面上,会使绝缘性能大大降低,形成带电体在空气中自然漏电,而这种现象对某些亲水性物质尤为明显。如玻璃从相对湿度50%的环境移到相对湿度80%的环境中,其表面比是电阻下降为原来的1/7500。
另外,在通常情况下,湿度与温度有联系:气温越高,蒸发越多,空气中的饱和水汽密度越大,这也是我们常常发现静电实验在冬季较夏季效果为好的原因之一。许多人还有这样的经验,在预备室中准备实验时效果很好,但仪器在教室放置相当时间后效果就不好了,这是因为坐满学生的教室如果没有良好的通风,室内相对湿度较高。
实验装置应与起电机、感应圈等高压电源尽量远离,因为这些高压电源在放电过程中,使空气电离加剧,造成过量电子或离子飞向带电体,导致仪器严重漏电,影响实验正常进行。此外,冬季室内有火炉或刚刚进行过有火焰的其他实验时,要及时通风排气,因为燃烧会使空气电离和产生大量尘埃。
实验方法
选择好的实验方法对静电实验也极为重要,例如,摩擦起电,首先要保持起电物的干燥、清洁和光滑;第二,在摩擦过程中,要压紧并尽量使各部分受力均匀(增大接触面积),最后抽出棒时,要迅速并稍微相对转动一下;第三,为把起电棒上的电荷尽量多地传递到其他物体,如验电器上,必须让起电棒从后向前缓缓推移并同时转动。再如,带电体的连接,不要采用普通的塑料线、纱包或丝包线,尽量用有绝缘手柄的连接杆或放电叉,也可用漆包线,裸铜线或金属链条等悬空连接,要注意防止尖端和附着的尘埃、纤维等造成的放电。做静电实验时,要注意身体不要与仪器靠得太近或对着仪器呼吸。
人教版八年级物理下册《物体的浮与沉》教学反思
九年级下学期物理期末常考重点复习
人教版八年级物理下册《液体的压强》教学反思
九年级物理中考复习课的教学反思
精编高二物理下册期末备考知识点复习
八年级物理下册《压强》教学反思四
人教版八年级物理下册《杠杆的平衡条件》教学反思
人教版八年级物理下册《大气压强》教学反思二
九年级物理《探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关?”》教学反思
初二物理下册期末考试常用公式汇总
人教版八年级物理下册《压强》复习课教学反思
沪科版八年级物理下册《牛顿第一定律》教学反思二
下学期八年级物理教学总结
2016年初三物理中考常考知识点整理
人教版八年级物理下册《阿基米德原理》教学反思
人教版八年级物理下册《浮力》教学反思
九年级物理中考复习反思
沪科版八年级物理下册《牛顿第一定律》教学反思2
人教版八年级物理上册《光的折射》教学反思二
人教版八年级物理下册《惯性》教学反思
人教版八年级物理上册《声音的特性》教学反思
八年级物理下学年期末考试知识点整理
课堂氛围的教学反思一
物理相对简单注重基础和应用
八年级物理下册《二力平衡》教学反思一
八年级物理下册《牛顿第一定律》教学反思一
九年级物理第十六章教学反思
爱因斯坦的相对论为什么没有获得诺贝尔奖?
人教版八年级物理下册《物体的浮沉》教学反思
人教版八年级物理下册《认识浮力》教学反思
不限 |
物理教案 |
物理课件 |
物理试题 |
不限 |
不限 |
上册 |
下册 |
不限 |
发布时间 |
下载量 |