[其他]帶絕緣柄的摩擦帶電棒

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87210223
• 申請(qǐng)日: 1987-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87210223U
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金祥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 張金祥
• 主分類(lèi)號(hào): G09B23/18
• 分類(lèi)號(hào): G09B23/18
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本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的摩擦帶電棒，是一種靜電學(xué)教學(xué)儀器，適合于初中、高中的物理教學(xué)，也適合于大學(xué)普通物理教學(xué)，作為靜電教學(xué)中的一種演示實(shí)驗(yàn)儀器。

用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電荷；用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒帶負(fù)電荷。這里玻璃棒和硬橡膠棒稱為摩擦帶電棒，與之摩擦的絲綢和毛皮稱為摩擦附件，摩擦帶電棒是否帶電，可用驗(yàn)電器檢驗(yàn)。若摩擦帶電棒帶有電荷，它觸碰驗(yàn)電器上的金屬球，指針就會(huì)張開(kāi)，張開(kāi)角度越大，說(shuō)明它帶電越多。

現(xiàn)有的摩擦帶電棒，是整根的玻璃棒或整根的硬橡膠棒，用它們做摩擦帶電實(shí)驗(yàn)，很難使實(shí)驗(yàn)成功，驗(yàn)電器指針難張開(kāi)，即使預(yù)先把摩擦帶電棒和摩擦附件，用紅外線燈烘熱，實(shí)驗(yàn)效果仍很差；不能保證實(shí)驗(yàn)次次成功。即使成功，指針張開(kāi)角度也很小，而且實(shí)驗(yàn)者的動(dòng)作要快，從摩擦帶電到驗(yàn)電器檢驗(yàn)，這段時(shí)間一般不超過(guò)一秒，否則所帶電荷將泄漏掉。

本實(shí)用新型的任務(wù)，是要提供一種改進(jìn)的摩擦帶電棒。它有三個(gè)方面的特點(diǎn)：一是摩擦帶電極容易，效果明顯。開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)，摩擦3至5次，便可使驗(yàn)電器（雙薄膜）指針張開(kāi)大于60度角。以后繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，摩擦次數(shù)僅1至2次便可。二是摩擦帶電后，電荷在棒上保留的時(shí)間大于300秒。三，本實(shí)用新型的摩擦帶電棒，不限于玻璃、硬橡膠作材料。可用金屬或其它材料做成。這有利于學(xué)生對(duì)摩擦帶電的認(rèn)識(shí)，在深度和廣度上都有提高。

摩擦帶電演示實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)者右手握摩擦帶電棒，左手拿摩擦附件，兩物接觸，反復(fù)摩擦而帶電。理論解釋是：因兩物內(nèi)部都存在著帶負(fù)電的電子，和帶正電的原子核。原來(lái)兩物各屬電中性，且各存在自由電子，而數(shù)目多少因材料不同而異。在一般情況下，因勢(shì)壘作用，自由電子到達(dá)材料表面后，幾乎無(wú)法越出表面。故各自保持電中性。一但兩物摩擦而溫度升高使一些自由電子動(dòng)能增加，從而有可能逸出原來(lái)物體的表面，轉(zhuǎn)移到另一物體上，其中失去電子的帶正電，得到電子的帶負(fù)電，這就是摩擦帶電的機(jī)理。

按理，應(yīng)該任何物體間的摩擦帶電都是存在的，為何現(xiàn)有的摩擦帶電實(shí)驗(yàn)卻這么難演示成功？原來(lái)，摩擦帶電，所帶電量少，電壓高極易漏電。本實(shí)驗(yàn)漏電途徑主要有三：一是摩擦棒、摩擦附件，如果沒(méi)有很好絕緣，則摩擦產(chǎn)生的電荷，將通過(guò)人體漏入大地。二是經(jīng)摩擦帶電，摩擦帶電棒和摩擦附件，各帶等量異種電荷，它們之間繼續(xù)接觸或靠近，會(huì)互相中和。三是摩擦帶電棒和摩擦附件之間，若存在灰塵等細(xì)小物體，它們帶上電荷后，在兩者之間來(lái)回跳躍，把兩者的電荷漸漸中和掉。

本實(shí)用新型的任務(wù)是以如下方式完成的：在摩擦帶電棒的一端，裝上絕緣柄：摩擦附件的一面，襯墊一塊絕緣膜，并且摩擦帶電棒和摩擦附件間，要保持干凈、不沾灰塵，再適當(dāng)選擇摩擦帶電棒和摩擦附件的材料配對(duì)、配對(duì)原則是，兩者至少有一項(xiàng)是靜電高壓下，仍是絕緣性能良好的材料。這就使摩????擦帶電后兩者接觸處的電荷才有可能中和。沒(méi)有接觸的地方，其電荷不能移動(dòng)而不會(huì)中和。這樣就易于實(shí)現(xiàn)摩擦帶電，且不會(huì)因漏電而使實(shí)驗(yàn)失敗。

摩擦帶電棒的絕緣柄，可用有機(jī)玻璃做成，也可以用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等塑料做成，總之電阻率大于10的14次方歐姆·厘米的材料都可以。

摩擦附件的絕緣膜，可用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等塑料薄膜做成，當(dāng)然也不限于薄膜，如以聚乙烯塑料柄毛刷作為摩擦附件，其起絕緣襯墊作用的就不是薄膜，而是柄。

本實(shí)用新型使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，效果顯著。

以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

一個(gè)由摩擦帶電棒〔1〕，在其一端固緊絕緣柄〔2〕，摩擦附件〔3〕下面襯墊一層絕緣襯墊〔4〕這就組成了本實(shí)用新型的實(shí)施例。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，右手握絕緣柄〔2〕，左手托絕緣襯墊〔4〕，讓摩擦附件〔3〕向上，令摩擦帶電棒〔1〕接觸摩擦附件〔3〕，使其包住摩擦帶電棒〔1〕而來(lái)回摩擦，則極易產(chǎn)生摩擦帶電。

摩擦帶電棒〔1〕和摩擦附件〔3〕，兩者至少有一項(xiàng)用絕緣性能良好的材料做成，如有機(jī)玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。另一項(xiàng)的材料則既可以用絕緣性能良好的材料，也可以用靜電高壓下具有導(dǎo)電性的材料做成，如絲綢、棉布、紙、毛皮、皮革、竹、木、玻璃、金屬等。

絕緣柄〔2〕和絕緣襯墊〔4〕，要用電阻率大于10的14次方歐姆·厘米的材料做成。如有機(jī)玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。

摩擦帶電棒〔1〕，如果用絕緣性能良好的材料做成，則它可同時(shí)兼起絕緣柄〔2〕的作用。

摩擦附件〔3〕，如果用絕緣性能良好的材料做成，則它可同時(shí)兼起絕緣襯墊〔4〕的作用。