静电现象综合实验

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[摘要]静电实验是物理电学实验中的重要组成部分，常见静电演示仪中多为演示单个静电知识点，实践中发现利用尖端放电针和两块静电感应铝盘组合起来，可以综合演示静电感应和尖端放电现象，将尖端放电和静电感应综合起来进行探究、构想，使所学静电学知识融合起来，具有突破性和新颖性，定会得到中学和大学物理教师的青睐。

[关键词]尖端放电静电感应综合演示

（一）设计构想

大中学物理实验中有很多关于静电现象方面的演示仪器，如尖端放电、避雷针演示仪、静电感应盘、静电跳球、摆球和静电除尘等。但它们只演示了静电现象中的一个知识点，没有将它们有效地综合起来。实践中发现，放置于尖端放电针附近的铝盘上出现电荷，用验电器检验带电现象明显。经探究发现，可用静电学理论分析解释：这种现象是源于静电感应原理，从而使第二块铝盘上产生出感应电荷，于是将尖端放电和静电感应现象结合起来综合构想，研制出这款静电现象综合演示仪。

这个实验装置对现有静电现象实验演示仪有较大的拓展与创新，是一次突破，不仅体现了静电学方面综合的理论知识，而且蕴含了丰富的实验技术技能，具有较强的探索性和挑战性。

（二）实验仪结构示意图与实物图

1.实验仪结构示意如图1所示，仪器装置各部件名称如下：

①螺丝；②尖端放电针；③尖端支架；④圆形铝盘；⑤固定滑槽；⑥核心装置底座；⑦维氏起电机；⑧导线；⑨验电器。

2.静电现象综合演示仪的实物如图2中间部分所示。

（三）实验原理

起电机产生的电荷聚集在尖端放电针上，导体表面曲度越大的地方，所聚集的电荷就越多，曲度越小的地方，电荷聚集就少，在导体尖端，曲度极大，电荷密集，电场很强，使空气分子发生电离而形成大量的自由电子和离子，在一定条件下即可导致空气击穿，而发生“尖端放电现象”。空气被电离产生的与尖端同性电荷的离子就飞向第一块圆形铝盘，由于静电感应与之相对的第二块圆铝盘就带与第一块圆铝盘异性的电荷，那么用导线与第二块圆铝盘相连的验电器就会带电，进而验电器的指针发生偏转。

（四）演示的使用操作及功能特点

演示操作：

（1）先使起电机的两个触头相互接触(避免由于起电机带电而造成危险)。

（2）按照实验仪结构图将各个装置连接好，检查无误后，摇动维氏起电机即可。

（3）一块铝盘固定不动，滑动另一块铝盘使它们之间的距离缩短，仔细观察验电器的指针的偏转角度。

两块铝盘的间距慢慢增大，再观察验电器的指针的偏转角度。

功能特点：该实验装置简单，制作起来比较容易，而且具有静电方面知识的综合性。另外这个演示实验的现象非常明显，操作方法简单易行，实验原理通俗易懂，趣味性较强。学生可以通过本实验很好地理解有关静电方面的知识，所以该实验对教师而言具有很强的实用性。

参考文献：

[1]孙敬姝.普通物理实习实验[M].北京：科学出版社，2005.9-37.