实验二静电演示仪器与实验的研究

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实验五静电演示仪器与实验

一．实验目的

1. 掌握静电特点，分析研究静电演示仪实验成败的关键因素。 2. 熟悉静电仪的结构原理用途及使用方法。 3. 初步掌握检查静电演示仪器性能的方法。

4. 初步掌握一个教师应有的基本技能，从教师研究的角度去做实验。

5. 在做实验的过程中进一步深刻了解相关的静电知识，在实验中积累解决未来可能遇到的问题。

6. 从人文心态的角度锻炼自己，使自己有一个从教师研究的角度去解决问题。

二．实验器材

验电器、静电起电机、有机玻璃棒、橡胶棒、感应起电盘、验电羽、平板电容器、尖形导体、富兰克林轮、金属网罩、丝绸、毛皮、起电拍、旋转支架。

三．实验做成功的关键因素

首先静电学比较抽象，要做成功实验首先要对实验原理有一个深入准确的理解，其次要考虑影响实验的客观因素，最后就是在实验中要学会创新的思考，试着用新型的方法去完善改进实验的步骤和方法。首先我们要了解静电实验的特点，一是：静电实验的的高压性，一般可以达到几千甚至几万福特的电压，传统意义上的绝缘体都很容易被极化从而流逝电荷，因此解决绝缘问题是至关重要的，我们主要从以下几个方面来解决绝缘问题。

1. 选择合适的材料静电演示实验中，各种绝缘材料都应该选择绝缘性能较好的材料例如塑料板、有机玻璃、石蜡等。

2. 要保持绝缘体表面的清洁干燥。

3. 应注意环境的影响，如果空气的湿度较大空气的导电性能就会发生变化，因此我们教师在带领学生做这个实验时要注意天气的变化。

4. 要有良好的操作习惯除了做好景点实验前的绝缘检查外，实验的临场发挥和处理也有是非常重要的，操作仪器时要格外谨慎，导线不要接触桌面和地面，不用的仪器尽量要方的远一些，手握绝缘柄，务必要尽量使手远离导体。 四．实验内容

一．摩擦起电

两种不同的物质结束时，常有电子从一种物质转移到另一种物质上，从而使一个带正电一个带负电。两种物质的物体相互摩擦也都能带电。

1. 两起电拍摩擦带电并且是异种电荷的电。有机玻璃和丝绸摩擦带电，有机玻璃带正电； 2. 橡胶棒和毛皮摩擦橡胶棒橡胶棒带负电荷； 二．电荷守恒

（一）取两块起电拍，试验时先将起电拍放进验电器的圆桶内，验电器的张角不张开，证明起电拍刚开时都不带电；如果张开可以用清水冲洗并用酒精灯加热烘干，利用气体电离的方法除去残余的电荷。；之后我们把上述的两起电拍摩擦一个放进圆通内观察现象，然后另一个也放进圆筒内再次观察现象。然后移开一个起电拍观察现象。我们看到当一个起电拍放进圆筒里时验电器的脚张开，当我把另一个起电拍也放进圆筒里时验电器的张角闭合。当我移走其中一个起电拍时验电器的脚再次张开。因此我们通过上述的实验验证了电荷守恒。

总结：作为一个实验的研究者我不仅仅要做对实验现象更重要的是研究该实验的研究方法和成功的关键。

（二）使验电器带电的两种方法 1.接触带电

接触带电可以使验电器和带电体带有同种电荷的电，其主要原理就是电荷的转移。如下图 2.感应带电的方法和步骤如图所示可使验电器带上带电体相反种类的电荷




（三）电荷的相互作用

将带电的有机玻璃棒、橡胶棒分别靠近已带电的验电摆，即旋转支架，见图，演示电荷的吸引与排斥现象。带电棒接触时小棒旋转。 （四）电荷的分布和静电屏蔽

在金属网内外分别黏上轻轻的纸条，用起电机给金属网带电。观察内外纸条的运动状态，我看到的内侧的纸条内有现象，外侧的纸条飘了起来。上述实验说明了内侧没有电荷，电荷分布在金属网的外侧。

用起电机给尖形体带电观察尖形体上红布条的状态，我们看到尖形体的尖端的红布条飘起的角度很大，而平缓处的布条飘起的角度很小，上述现象说明了尖形体附近的电荷较多，而曲率平缓处的电荷分布较少。

（五）尖端放电

1. 把尖形导体接在起电机上，并在附近放上点燃的蜡烛，转动起电机我们观察火焰的运动形状。

我们看到火焰好像被吹歪了，这个现象是因为尖端聚集了大量的电荷电荷聚集一定的量之后尖端放电尖端附近的空气被电离，被电离的空气，电离出来的离子吹动了火焰。

2. 富兰克林轮的转动由于尖端也聚集了大量的电荷电离了空气，空气电离出很多离子，电离的离子的运动使轮子转动。 （六）电力线的演示

1.把一个验电羽和起电机连接在一起，摇动起电观察到验电羽上的羽毛飘了起来，近似的显示出了验电羽周围的电力线。

2. 两个相同的金属片并使他们带有相同的电荷，观察验电羽上红绳的形状。我们看到了验电羽上红绳类似于平行的线条。如下 （七）静电感应

1.首先清除枕形导体上的残存电荷，把带电体接近两平口接触的枕形导体，然后保持带电导体不动把两枕形导体分开。然后把两枕形导体放入圆筒中用类似于检验上述验证电荷守恒的方法来检验电荷的等量。 2. 静电起电盘

我们用清除了残存电荷的起电盘在泡沫板上摩擦，然后用氖泡接触起电盘之后再次用氖泡接触起电盘分别观察氖泡的两次发光位置的不同。我们看到第一次氖泡在接触静电盘端发光，第二次在远离起电盘端发光。分析原因得：是因为第一次在靠近泡沫板时静电盘被泡沫板上的负电荷吸引使静电盘的两边带有不同的电荷，上边带负电荷，当氖泡接触静电盘时负电子先流进氖泡下端，从而下端先亮。当第二次接触静电盘时因为负电子流走静电盘带负电荷，从而负电从手拿的那一端先亮。 （八）平行板电容器

1.平板电容器保持两板的位置不变不停的给电容器充电我们发现验电器的角度变大。

2.保持平行板电容器的电量不变和平行板的正对面积不变然后改变两平行板的距离我们发现当增大两板间上网距离时我们发现电位计的张角变大，就是电势差变大，说明电容变小。当减小两板间的距离时电势差变小，说明电容保持不变。

3.平行板电容器的电容与相对面积的关系：我们通过实验观察到当相对面积减小时电荷不变时电势差变大说明电容变小，当相对面积变大时电容变大。 4. 平板电容器的电容与两板间的介质的关系。

保持两板间距不变电荷不变时相对面积不变时在两板间插入绝缘介质观察到电势差变小，说明电容和电解质成正比。 （九）．实验总结

实验的关键是用教师的角度来研究实验，在做实验中至关重要的是对残存电荷的清除，还有就是绝缘材料的应用，最重要的就是要认真地去思考去和同学老师交流讨论。

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