趣味性静电实验研究

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1、趣味性静电实验研究　　摘要：在中学物理学习的过程中，笔者查阅了大量有关静电实验的资料，通过动手实验，发现静电实验其实并不是很难成功，关键在于选择合适的材料和实验。而且只要选材合适，静电实验还是很具有趣味性。本文利用身边常见的物品，如空心吸管、纸巾、氖泡、纸杯、大头针、塑料瓶、易拉罐等这样的小物品进行静电实验，效果明显，而且趣味性很强。　　关键词：趣味性静电实验　　中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1672-3791（2016）04（b）-0000-00　　1引言　　物理静电实验一般包括2类：一是摩擦起电，二

2、是应用高压静电源（主要是感应起电机）所做的各种静电感应实验。　　同时静电有2个特点：一是电压很高，可以达到103～104V，使通常情况下的绝缘体失去绝缘性而变成导体。如用玻璃棒、橡胶棒分别与丝绸和毛皮摩擦，可以产生103V电势，而感应起电机在适宜的温度和相对湿度下，可产生成4×104～6×7104V电压。二是实验时物体起电所产生的电量少，电量也只有约10-6C。电荷不断地通过空气中的水汽或静电仪器的绝缘部分向外释放而很快减少，电压高易漏电，电量少经不起漏。静电现象很弱或很不明显。笔者查阅了大量有关静电实验的资料，通过

3、动手实验，发现静电实验其实并不是很难成功，关键在于选择合适的材料和实验。而且只要选材合适，静电实验还是很具有趣味性。本文利用身边常见的物品，如空心吸管、纸巾、氖泡、纸杯、大头针、塑料瓶、易拉罐等这样的小物品进行静电实验，效果明显，而且趣味性很强。　　2摩擦起电实验　　摩擦起电是大家熟知的现象。其原理是通过摩擦，每个物体都有一些电子脱离原子的束缚，跑到另一物体上去。但由于不同物体向对方转移的电子数目往往不等，就造成了一个物体失去电子，另一个物体得到电子，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。因此，所谓摩擦起电就是

4、通过摩擦作用，使电子从一个物体转移到另一个物体的过程。一般物理书中演示摩擦起电的实验是用丝绸摩擦后的玻璃棒，或是用毛皮摩擦后橡胶棒去接触验电器，若验电器的指针张开，就说明物体摩擦后带电。但一般教科书上所介绍的用丝绸摩擦玻璃棒和用皮毛摩擦橡胶棒起电效果不佳，原因不是这些材料摩擦时不能起电，而是玻璃棒和橡胶棒不易保持住电荷。特别是空气不够干燥时，这些通常视为绝缘体的材料，在高压之下，漏电较快。其实利用纸巾、空心吸管、氖泡、大头针就可以很好的演示摩擦起电的实验。　　2.1吸管贴墙实验　　吸管贴墙实验是利用纸巾轻轻地摩擦空心

5、吸管，然后往墙上一点，吸管就稳稳地贴在墙上。因此可以利用吸管贴成各种形状的图案。原理很简单，因为墙上有很多微小的小颗粒，类似于小碎纸，将吸管紧紧的吸在墙上。说明用纸巾摩擦后的空心吸管带电。　　2.2氖泡发光实验7　　验电笔中的氖泡是充有氖气的短型放电管，一般氖泡的起辉电压大约60V。而在静电实验中，各种材料如用玻璃棒、橡胶棒分别与丝绸和毛皮摩擦，可产生上千伏电势，这些电压足以使氖泡中的两电极中任意一个电极出现明显的橙色辉光。用纸巾轻轻地摩擦空心吸管几次，然后将氖泡1个电极沿着空心吸管的表面慢慢移动，氖泡会断断续续地发

6、出橙色闪光，同时也发出噼啪放电声。　　尽管氖泡发出的橙色辉光滞留时间不长，但只要房间内的光线较暗，就能看清氖泡内橙色的闪烁光，如图1所示。实验表明，空心吸管经纸巾擦后带上了大量电荷。　　2.3旋转的吸管　　旋转的吸管实验第一步，在第1根空心吸管在中间插1根大头针，接着把将它套在第2根空心吸管上，将其固定。　　然后用纸巾轻轻地摩擦第1根吸管，接着摩擦第3根空心吸管，将摩擦过的吸管靠近第1根空心吸管的一端，该端吸管受到排斥，第1根吸管跟着第3个吸管相反的方向发生旋转；接着用摩擦过吸管的纸巾靠近第1根空心吸管，该端吸管受到

7、吸引作用，吸管跟着纸巾的方向旋转。　　根据塑料吸管的运动情况，可以很清晰地演示电荷之间同性相斥异性相吸的现象，效果良好。　　3感应起电实验7　　感应起电现象是当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相吸或相斥作用，导体中的自由电荷便会产生趋向或远离带电体的运动，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远处的一端带同种电荷。在高中物理教材中，如图3所示演示静电感应实验。　　图2中C是带正电的物体，A和B是1对用绝缘支柱支持的导体，两者紧密接触，它们下部分别贴有金属箔（2片），当A和B不带电时金属箔是闭合的，一旦A或者B带电，由于有

8、一部分电荷要分配到金属箔片上，两金属箔片在电荷间排斥力的作用下将要分开。　　该实验是起初导体A和B均不带电，当把带正电的物体C移近导体A时，导体A和B上的箔片均张开，说明导体A和B由于感应均带电。　　该实验可以很好地实现感应起电，但是该实验的成功率不高，而且缺少趣味性。其实利用空心吸管、易拉罐、空塑料瓶、纸杯、锡箔纸、水等常见物品也可以很好地演