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靜電現象綜合實(shí)驗演示儀
[摘 要]靜電實(shí)驗是物理電學(xué)實(shí)驗中的重要組成部分，常見(jiàn)靜電演示儀中多為演示單個(gè)靜電知識點(diǎn)，實(shí)踐中發(fā)現利用尖端放電針和兩塊靜電感應鋁盤(pán)組合起來(lái)，可以綜合演示靜電感應和尖端放電現象，將尖端放電和靜電感應綜合起來(lái)進(jìn)行探究、構想，使所學(xué)靜電學(xué)知識融合起來(lái)，具有突破性和新穎性，定會(huì )得到中學(xué)和大學(xué)物理教師的青睞。
[關(guān)鍵詞]尖端放電 靜電感應 綜合演示
�。ㄒ唬┰O計構想
大中學(xué)物理實(shí)驗中有很多關(guān)于靜電現象方面的演示儀器，如尖端放電、避雷針演示儀、靜電感應盤(pán)、靜電跳球、擺球和靜電除塵等。但它們只演示了靜電現象中的一個(gè)知識點(diǎn)，沒(méi)有將它們有效地綜合起來(lái)。實(shí)踐中發(fā)現，放置于尖端放電針附近的鋁盤(pán)上出現電荷，用驗電器檢驗帶電現象明顯。經(jīng)探究發(fā)現，可用靜電學(xué)理論分析解釋?zhuān)?這種現象是源于靜電感應原理，從而使第二塊鋁盤(pán)上產(chǎn)生出感應電荷，于是將尖端放電和靜電感應現象結合起來(lái)綜合構想，研制出這款靜電現象綜合演示儀。
這個(gè)實(shí)驗裝置對現有靜電現象實(shí)驗演示儀有較大的拓展與創(chuàng )新，是一次突破，不僅體現了靜電學(xué)方面綜合的理論知識，而且蘊含了豐富的實(shí)驗技術(shù)技能，具有較強的探索性和挑戰性。
�。ǘ⿲�(shí)驗儀結構示意圖與實(shí)物圖
1.實(shí)驗儀結構示意如圖1所示，儀器裝置各部件名稱(chēng)如下：
�、俾萁z；②尖端放電針；③尖端支架；④圓形鋁盤(pán)；⑤固定滑槽；⑥核心裝置底座；⑦維氏起電機；⑧導線(xiàn)；⑨驗電器。
2.靜電現象綜合演示儀的實(shí)物如圖2中間部分所示。
�。ㄈ⿲�(shí)驗原理
起電機產(chǎn)生的電荷聚集在尖端放電針上，導體表面曲度越大的地方，所聚集的電荷就越多，曲度越小的地方，電荷聚集就少，在導體尖端，曲度極大，電荷密集，電場(chǎng)很強，使空氣分子發(fā)生電離而形成大量的自由電子和離子，在一定條件下即可導致空氣擊穿，而發(fā)生“尖端放電現象”�？諝獗浑婋x產(chǎn)生的與尖端同性電荷的離子就飛向第一塊圓形鋁盤(pán)，由于靜電感應與之相對的第二塊圓鋁盤(pán)就帶與第一塊圓鋁盤(pán)異性的電荷，那么用導線(xiàn)與第二塊圓鋁盤(pán)相連的驗電器就會(huì )帶電，進(jìn)而驗電器的指針發(fā)生偏轉。
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演示操作：
�。�1）先使起電機的兩個(gè)觸頭相互接觸(避免由于起電機帶電而造成危險)。
�。�2）按照實(shí)驗儀結構圖將各個(gè)裝置連接好，檢查無(wú)誤后，搖動(dòng)維氏起電機即可。
�。�3）一塊鋁盤(pán)固定不動(dòng)，滑動(dòng)另一塊鋁盤(pán)使它們之間的距離縮短，仔細觀(guān)察驗電器的指針的偏轉角度。
兩塊鋁盤(pán)的間距慢慢增大，再觀(guān)察驗電器的指針的偏轉角度。
功能特點(diǎn)：該實(shí)驗裝置簡(jiǎn)單，制作起來(lái)比較容易，而且具有靜電方面知識的綜合性。另外這個(gè)演示實(shí)驗的現象非常明顯，操作方法簡(jiǎn)單易行，實(shí)驗原理通俗易懂，趣味性較強。學(xué)生可以通過(guò)本實(shí)驗很好地理解有關(guān)靜電方面的知識，所以該實(shí)驗對教師而言具有很強的實(shí)用性。
參考文獻：
[1] 孫敬姝.普通物理實(shí)習實(shí)驗[M].北京：科學(xué)出版社，2005.9-37.
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