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做好静电实验的关键 湖南省浏阳市第九中学 （410325） 黄宏发 静电实验通常有两个特点：一是电压高，二是电量少。我们可以用两个简单的实验来证明。 实验一 将直流电压220V或380V的火线用绝缘导线接到金箔验电器的到棒上，把地线接到验电器的外壳上，便见金箔张开，但张角不大，跃100以内。 若把某一带静电的带电体去接触验电器导棒，金箔张角要大得多，有时几乎成直角。可见，金箔的电压高到几百伏特乃至几千伏特。这说明一般的带电体的电压是相当高的。 实验二 用纸或毛皮擦一下塑料衬板，使衬板带电后，把用绝缘丝线吊着的两个轻且薄的小纸片，放到带电的衬板上。用手接触一下每一块纸片后移开，两纸片由静电感应就带上同种电荷。提起丝线，两纸片就互相排斥。 这时纸片所受的重力mg，电力F和悬线上的张力互相平衡。如附图所示，它们之间有如下关系： F/（mg）= tgθ 即：F= mg ．tgθ= [mg(d/2)]/h 若纸片很小，其所带电量可以用点电荷库仑定律 F=K·（Q2/d2）来进行计算 即：Q=d·F/K= d·mgd/(2Kh) 假设实验所用的丝线长0.2m，纸片分开的距离为0.04m， d mg Fν θ T 纸片质量为2×10-6kg，则纸片的电量的库仑数为10-9数量级。我们知道，一个手电筒小电珠上每秒流过的电量为1/3库仑。而这个数是纸片带电量的一千万倍，可见纸片带电的电量是非常微小的。 如果把这个带电的纸片和金箔验电器导棒接触，金箔的张角很大。这说明纸片带电量虽小，但电势很高。这两个小实验说明了静电实验、静电仪器对所用绝缘性能要求特别高。 选择合适的绝缘材料。通过多年的实验结果表明，聚四氟乙烯、有机玻璃、聚苯乙烯、石蜡等具有良好的防潮性能。尤其是石蜡，在各种实验环境中，石蜡绝缘性能稳定，绝缘程度高。石蜡还具有很好的防潮性能。这是因为水对石蜡有不浸润性能。而水对电木、有机玻璃、硬质塑料是浸润的（这是可以用放大镜进行观察）。所以，在气候潮湿的季节和地区，用石蜡作绝缘材料的经典仪器，也能顺利完成实验。利用这一点，我们还可以在经典仪器的绝缘材料表面上敷一层石蜡，在进行实验，其效果要好得多。着说明石蜡是很好的绝缘材料。 保持绝缘部分表面的清洁和干燥，同时是做好静电实验的关键所在。各种绝缘材料的绝缘性能并不是一成不变的，表面的汗渍、油污、灰尘、水蒸气、光照等都会使绝缘性能降低。如塑料表面脏了，就用酒精擦拭干净，石蜡表面脏了，就用小刀刮去表面一薄层，还应细致清除附着在绝缘体表面的可能引起尖端放电的纤毛。所以，静电实验要放在通风、阴凉、干燥的地方，为了防止绝缘材料老化，还应该注意避免高温和光照等。 注意环境的影响。环境的好坏对静电实验的影响很大，在潮湿的季节或地区，可用红外线灯对演示实验的空间加热，但不能超过绝缘材料本身的特定温度，一般不超过500，以免仪器变形或降低绝缘性能。除湿度大影响实验效果外，有一点往往被人们忽视，就是空间的电离情况，如火焰、紫外线灯光、感应圈放电等都有可能引起空间的严重电离。因此，静电实验应尽量避免在这种环境下进行。 本文来源：https://www.dywdw.cn/ac9a98842bea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2a3e.html
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2024-02-15
