靜電實(shí)驗(yàn)研究 實(shí)驗(yàn)報(bào)告
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
1、 掌握靜電的特點(diǎn)分析靜電演示實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。
2、 掌握靜電學(xué)的主要實(shí)驗(yàn)的演示方法掌握韋氏起電機(jī)和范德格拉夫起電機(jī)的構(gòu)造及使用方法。
3、 加深對(duì)靜電現(xiàn)象及其原理的理解。
【實(shí)驗(yàn)器材】靜電計(jì)
韋氏起電機(jī)、范德格拉夫起電機(jī)、驗(yàn)電器、驗(yàn)電羽、金屬網(wǎng)、尖形布電器、平行板電容器、枕形導(dǎo)體、球形導(dǎo)體、起點(diǎn)盤及靜電除塵裝置、絕緣體等。
【儀器介紹】一、驗(yàn)電器
驗(yàn)電器是用來檢驗(yàn)物質(zhì)是否帶電的儀器。驗(yàn)電器的結(jié)構(gòu)如圖1所示
驗(yàn)電器的工作原理是當(dāng)帶電物質(zhì)接觸金屬球時(shí)就會(huì)有很少的帶電粒子傳到驗(yàn)電器上面金屬箔就會(huì)張開。驗(yàn)電器金屬箔張開的角度和物質(zhì)帶電量的大小成正比。
利用驗(yàn)電器判斷物質(zhì)所帶電量正負(fù)的方法很簡單先將一個(gè)物體與球接觸再將另一個(gè)物體與
球接觸張角變大表明兩物體帶同種電荷張角變小
或張角先變小后變大表明兩物體帶異號(hào)電荷。
二、 靜電計(jì)
將驗(yàn)電器裝上刻度盤與金屬底座就構(gòu)成了一個(gè)靜電計(jì)靜電計(jì)的示意圖如右圖 靜電計(jì)可以測量帶點(diǎn)物質(zhì)的電勢。將帶點(diǎn)物質(zhì)連接到小球上顯示的就是對(duì)于地面的電勢。將兩個(gè)物體分別接于金屬球和底座測得的就是兩物體的電勢差。
三、 起電機(jī)
1、 韋氏起電機(jī)韋氏起電機(jī)是實(shí)驗(yàn)室常用的起電機(jī)示意圖如下
韋氏起電機(jī)是利用靜電感應(yīng)原理制作的它靠萊頓瓶積累電荷。當(dāng)積累的電荷達(dá)到一定的數(shù)量兩個(gè)金屬球就會(huì)放電。
2、 范德格拉夫起電機(jī)
圖4 范德格拉夫起電機(jī)
范德格拉夫起電機(jī)是利用橡膠皮帶將負(fù)電荷從內(nèi)部不斷的運(yùn)送到電極上使電機(jī)所帶的電荷越來越多電勢也越來越高。理論上對(duì)地電位可以達(dá)到無窮大。
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
實(shí)驗(yàn)一 演示感應(yīng)起電
1、 摩擦起電
兩種物質(zhì)相互摩擦電子在力的作用下會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體兩個(gè)物體就會(huì)帶異號(hào)電荷。
絲綢摩擦玻璃棒帶正電。毛皮摩擦橡膠棒帶負(fù)電。
帶電玻璃棒接觸驗(yàn)電器驗(yàn)電器有張角。帶電橡膠棒接觸驗(yàn)電器張角閉合。
可見兩個(gè)帶異號(hào)電荷。
2、 感應(yīng)起電
將帶電物體靠近導(dǎo)體由于同性相斥異性相吸導(dǎo)體靠近帶點(diǎn)物質(zhì)的部分會(huì)帶異號(hào)電荷遠(yuǎn)離的部分帶同種電荷。
將帶電玻璃棒靠近驗(yàn)電器驗(yàn)電器有張角可見感應(yīng)起電。將一個(gè)接地的導(dǎo)線接觸驗(yàn)電器驗(yàn)電器的張角閉合。將導(dǎo)線離開驗(yàn)電器玻璃棒也遠(yuǎn)離驗(yàn)電器 驗(yàn)電器又有張角表明驗(yàn)電器帶電。接地的導(dǎo)線使驗(yàn)電器上與玻璃棒同號(hào)的電荷傳到地上驗(yàn)電器上就只有與玻璃棒異號(hào)的電荷。這時(shí)拿帶電橡膠棒接觸驗(yàn)電器驗(yàn)電器張角閉合。
同理可用玻璃棒使枕型導(dǎo)體帶電。先接近測量枕型導(dǎo)體的兩端發(fā)現(xiàn)枕型導(dǎo)體兩端帶異號(hào)電荷再分開枕型導(dǎo)體玻璃棒遠(yuǎn)離用驗(yàn)電器檢驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)枕型導(dǎo)體兩半帶等量異號(hào)電荷。
3、 起電盤感應(yīng)起電
用絲綢或毛皮摩擦絕緣盤就可使絕緣盤帶電。將絕緣盤靠近鋁盤鋁盤感應(yīng)起電用手接觸鋁盤再放開手遠(yuǎn)離絕緣板鋁盤帶電。
4、 感應(yīng)起電機(jī)起電
感應(yīng)起電機(jī)是利用靜電感應(yīng)原理制作的。
用范德格拉夫起電機(jī)做人體帶電實(shí)驗(yàn)可以使頭發(fā)豎起來但現(xiàn)象并不十分明顯只有一些頭發(fā)的飛揚(yáng)。
實(shí)驗(yàn)二 演示電場線的形象
1、 點(diǎn)電荷電場線
點(diǎn)電荷電場線是球形發(fā)散的。實(shí)驗(yàn)儀器是圖6所示的有很多驗(yàn)電羽的金屬桿。
將儀器連接到起電機(jī)的一極上就可以演示呈發(fā)散性。
圖 6 驗(yàn)電羽
2、 異號(hào)電荷電場線將兩個(gè)驗(yàn)電羽分別接兩個(gè)電極即可演示形狀為中間連通如圖7。
圖 3 異號(hào)電荷電場線
3、 同號(hào)電荷電場線
同號(hào)電荷電場線同異號(hào)電荷電場線的方法。結(jié)果與理論一致。
實(shí)驗(yàn)三 靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布
1、 導(dǎo)體電荷分布于外表面
由于導(dǎo)體內(nèi)有帶電粒子導(dǎo)體內(nèi)有場強(qiáng)就會(huì)引起帶電粒子的移動(dòng)最終導(dǎo)致導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零電荷只分布于外表面。
用一個(gè)球缺導(dǎo)體和驗(yàn)電器即可完成。
將球缺導(dǎo)體與帶電的橡膠棒多次連接 使球缺導(dǎo)體帶電用與驗(yàn)電器連接的導(dǎo)線接觸球缺導(dǎo)的外表面和內(nèi)表面觀察發(fā)現(xiàn)外表面有示數(shù)但內(nèi)表面電荷分布面沒有所以導(dǎo)體電荷分布于外表面。
2、 電荷分布與曲率有關(guān)
電荷分布于曲率有光曲率越大電荷分布越多。
用尖形布電器和驗(yàn)電器演示電荷分布與曲率有關(guān)。將尖形布電器帶電喲哦那個(gè)不帶電的金屬棒接觸布電器的柱面和尖端即可發(fā)現(xiàn)尖端驗(yàn)電器張開的角度比柱面大。如圖九
圖9 電荷分布與曲率關(guān)系
3、 尖端放電
因?yàn)榧舛怂鶐У碾姾珊芏嗨约舛藭?huì)放電。
用起電機(jī)給尖形布電器帶電將蠟燭放于前方即可發(fā)現(xiàn)蠟燭火焰似乎被風(fēng)吹向一邊是尖端放電引起的風(fēng)吹動(dòng)蠟燭火焰的。
圖 4 尖端放電
4、 導(dǎo)體表面是等電勢面
導(dǎo)體的表面有自由電荷如果表面不是等電勢的自由電荷就會(huì)移動(dòng)所以導(dǎo)體表面是等電勢面。
實(shí)驗(yàn)方法是讓尖形布電器帶電用一個(gè)導(dǎo)線將靜電計(jì)和尖形布電器連接在一起在布電器表面移動(dòng)金屬棒可以發(fā)現(xiàn)靜電計(jì)的示數(shù)沒有發(fā)生變化可見導(dǎo)體表面是等電勢面。
實(shí)驗(yàn)四 靜電屏蔽
導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部電場為零。因?yàn)槿绻须妶鰧?dǎo)體內(nèi)的自由電子就會(huì)移動(dòng)最終結(jié)果是使得導(dǎo)體內(nèi)的電場為零此即靜電屏蔽。
演示實(shí)驗(yàn)時(shí)金屬網(wǎng)的內(nèi)不和表面各接一個(gè)驗(yàn)電羽發(fā)現(xiàn)外面的驗(yàn)電羽張開而里面的沒有張開
圖12 靜電屏蔽
實(shí)驗(yàn)五 平行板電容器的電容平行板電容器的公式為
C為平行板電容器的電容為介電常數(shù)S為平行板的面積d為平行板之間的距離Q為平行板電容器的帶電量U為平行板的電勢差。
1、 帶電量Q與電勢差U的關(guān)系
保持S與d不變給1板增加電荷靜電計(jì)示數(shù)增加可見Q變大U也變大。
2、 C與d的關(guān)系
保持S、Q不變減少兩板的距離靜電計(jì)示數(shù)增加可見U變小即C變大即C隨d的減小而變大。
3、 C與S的關(guān)系
保持d、Q不變減少兩板的相對(duì)面積靜電計(jì)示數(shù)減少可見U變大即
C變小即C隨d的減小而減少。
4、 C與 的關(guān)系保持S、Q、d不變向兩板間插入絕緣板靜電計(jì)示數(shù)減少即C變大。因此C隨 的增大而增大。
實(shí)驗(yàn)六 靜電除塵
演示裝置如圖14實(shí)驗(yàn)時(shí)點(diǎn)燃一根香即可形成很大的微塵。接通靜電微塵很快消失。
可見靜電除塵非常有效。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuzhong/332191.html
相關(guān)閱讀：初二物理汽化和液化知識(shí)點(diǎn)總結(jié)歸納