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范式起電機(jī)的【實驗現(xiàn)象】

1.使頭發(fā)豎立：由于人身導(dǎo)電，所以當(dāng)起電機(jī)啟動時，電荷便傳到身上。因為頭發(fā)上的電荷互相排斥，頭發(fā)便豎立起來。（圖片腦補(bǔ)）

2.吸引發(fā)泡膠球：當(dāng)發(fā)泡膠球移近起電機(jī)的球形罩時，發(fā)泡膠球中分子內(nèi)的電荷分布將發(fā)生變化。在分子內(nèi)，正負(fù)兩極的電荷被輕微地分離，產(chǎn)生所謂極化的現(xiàn)象。此時球形罩上的電荷與分子內(nèi)相反的電荷產(chǎn)生微小的吸力，從而吸引整個發(fā)泡膠球。

3.排斥紙屑。

此外，該實驗?zāi)墚a(chǎn)生高電壓，但能量小，不會對人體產(chǎn)生傷害，當(dāng)然自己也可以采用一些安全措施，這個實驗還是挺有趣的。

范式起電機(jī)的起電原理

電荷自激原理

摩擦起電的電荷量太小，不能使金屬球帶上足夠多的靜電荷，大球與小球之間不能產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花放電。因此儀器還需要電荷的自激機(jī)制。下滾輪、傳送帶、自激梳三者構(gòu)成了電荷自激系統(tǒng)。在摩擦起電的過程中，負(fù)電荷被傳送帶源源不斷地運(yùn)走，但正電荷只能聚集在下滾輪，而且越聚越多。這樣下滾輪正電荷的面密度就大大高于傳送帶的負(fù)電荷的面密度，因此正電荷是矛盾的主要方面：下滾輪周圍空間的電場就是正電荷形成的強(qiáng)大電場。在正電荷電場作用下導(dǎo)致自激梳發(fā)生尖面放電，由于傳送帶的中介隔離作用，尖面放電放出的負(fù)電荷不能與下滾輪的正電荷相遇中和，這些負(fù)電荷只能吸附于傳送帶且被上行的傳送帶帶走。運(yùn)轉(zhuǎn)一定時間后，下滾輪的帶電荷增加量與泄漏量達(dá)到動態(tài)平衡。一定量的正電荷通過自激梳的尖面放電可產(chǎn)生的負(fù)電荷，這就是范氏起電機(jī)的電荷自激原理。實驗表明：取下自激梳僅依靠摩擦電荷對金屬球充電它只能帶有微弱電荷。

感應(yīng)起電原理

范氏起電機(jī)可演示感應(yīng)起電實驗。摩擦起電與感應(yīng)起電是兩種基本的靜電起電方式。當(dāng)起電機(jī)的金屬球帶上一定電荷時，教師手持驗電器慢慢靠近金屬球，學(xué)生看到驗電器的兩箔片逐漸張開，靠得越近張開的角度越大；再將驗電器逐漸遠(yuǎn)離金屬球時張角變小，驗電器離開金屬球足夠遠(yuǎn)時兩箔片合攏。這就是感應(yīng)起電實驗。在感應(yīng)起電過程中驗電器所帶的凈電荷等于零。然而驗電器與金屬球靠得足夠近時發(fā)生火花放電，此時驗電器帶上了凈電荷，再將驗電器遠(yuǎn)離金屬球時兩箔片不再合攏。

范式起電機(jī)——故障排除方法介紹

起電機(jī)正常工作但起電量較小

這也是經(jīng)常發(fā)生的故障，造成故障的原因可能來自幾個方面。一是自激梳的位置發(fā)生偏移。由前文分析可知，集電梳就是一排整齊的金屬尖針，而金屬尖針緊密連續(xù)的排列就等同于金屬刀片。電荷自激原理告訴我們，集電梳可以實現(xiàn)下滾輪的正電荷通過尖面放電原理產(chǎn)生的負(fù)電荷，且附著于傳送帶而上行。因此自激梳如果出現(xiàn)偏移就不能很好地發(fā)揮電荷自激裝置的作用，起電機(jī)只能產(chǎn)生微弱的靜電荷。可以仔細(xì)地調(diào)整自激梳到“合適位置”----使得自激梳盡量靠近傳送帶但不要碰觸傳送帶；二是集電梳的位置發(fā)生偏移。集電梳如果與傳送帶距離太大即不能很好地收集靜電荷；集電梳如果與傳送帶的距離過近則容易劃傷傳送帶，也不能正常地收集靜電荷。可以通過反復(fù)仔細(xì)的調(diào)節(jié)集電梳的左右兩側(cè)螺母使其到達(dá)合適位置，這里的“合適位置”與自激梳的要求相同；三是前面說到的潮濕問題以及儀器不清潔問題也是造成起電機(jī)電荷量小的原因。