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,有机玻璃板,丝绸,验电羽,氖管,金属漏斗,带绝缘柄的金属环,与橡皮管相连的大号注射针头,金属水盆,静电感应起电机等。

实验内容
1.静电场中水滴大小的变化
如图1,将感应起电机的一放电极与金属漏斗相连,在不起电的情况下打开阀门,可见水从出水口流出,水流在下降过程中变为水滴,撞击在金属盆上发出声响。再使感应起电机起电,可闻下落水滴撞击金属盆的声音变得很小,而且可以看到细小的水滴向中周散开。
水滴的静电实验

这是由于水滴带电后表面水分子间存在静电排斥力,从而减小了水分子间的表面张力作用,当电量积累到一定程度时,大水滴就分裂为许多小水滴,并且带同种电荷的水滴相互排斥,因此向四周散开。
如果使水流从斜向上喷出,水滴落在金属盆上发出一定的声响,再取一块有机玻璃板(或衬有硬泡沫的塑料袋),用丝绸摩擦使其表面带上大量的电荷,置于水滴喷泉的上方适当位置,可以发现水滴落到盆里产生的声音变为嘀嘀嗒嗒般的声响。发生这种现象的原因是:喷泉中的水滴在带电板的静电感应下,使每一水滴两端出现等量相异电荷,又由于这些水滴彼此靠得很近,很容易受邻近电荷的吸引而相聚,因此小水滴变变成了大小滴(2)水滴的静电实验


夏日雷雨的成因也类似上述实验。由于乌云中的电荷产生的强电场,使雨滴中的小雨滴感受应了异种电荷,又由于这些电荷的相互作用,小雨滴成了大雨滴。
 
2.感应使水滴带电

水滴的静电实验
按图3所示结构把金属漏斗、注射针头连通起来,在针头下方放置容金属水盆,并导线将验电羽的导杆与金属盆连接,打开阀门,让水流下,再用带电的有机玻璃棒靠边近水束,可见水束向带电棒的方向偏转,并且形成许多小的水滴,向四周散开。与金属盆相连的验电羽逐渐张开。
出现上述现象的原因是,由于静电感应,水从注射针口喷出时被感应而带了负电荷,并在带电体电场的影响下发生偏转,又由于带同种电荷的水滴相互排斥,克服表面张力的作用而分散为许多更小的水滴,向四周散开。
 
3.简易的滴水起电机
装置如图4所示,用三通管把两个注射针头与贮水漏斗连通起来。打开阀门12,水从注射针头流出,形成竖直向下的细流,用丝绸摩擦有机玻璃棒使带电,并靠近针头2,一会后,可见注射针1下的水流变成了很细的水滴,并向四周散开,与金属盆相连的验电羽带电张开。用氖管分别接触金属盆12,可以看到在不同的极产生辉光。
上述滴水起电的过程是:有机玻璃棒带正电荷,感应使注射针2流出的水带负电荷,带负电的水滴流入放在绝缘垫上的金属盆2内,使金属盆2和与之相连的金属环1带负电荷,带负电荷的金属环1又使注射针1感应带正电荷,带正电荷的水滴流入金属盆1中,使盆带电。 水滴的静电实验

 
4.开尔文滴水起电机
开尔文滴水发电机的结构如图5所示: 水滴的静电实验

在贮水漏斗下用三通管把水路分为左右两支,由接在管口的注射针头流出,金属容器1、金属容器2都放在绝缘的石蜡块上,圆环1与容器2用金属杆联结在一起,圆环2与容器1也用金属杆联结在一起。两容器放置的位置正好使两圆环的轴线在针头的正下方。
打开阀门12,可见水从两侧的注射针头流出,沿直线穿过金属环流到金属盆中。一会儿后,两侧的水流变为细小的水滴,并向四面散开,在接近金属盆处向上翻起,与金属盆1相连的验电羽张开。
下面简单地介绍这种起电机的原理:当水从注射针头流出时,总有一些带电的水滴流出,假定在某一时刻有带正电荷的水滴从左侧流下,流到金属盆2中,使盆带微量的正电荷,由于金属盆2与金属环1相连,所以金属环1也带正电荷,它将对右侧的针头感应,使右侧的水流带负电荷,流到金属盆1中,就使盆1带负电,又由于金属盆1与金属环2相连,所以金属环2就带了负电荷,它又感应使左侧的水流带正电荷。这一过程是一个正反馈的过程,一旦出现带电的水滴,就会使以后的过程保持其带电种类的记忆性,因此就会使两盆的电荷相异,并且电量越来越多,于是出现上述的现象。同样用氖管也能检验各导体部分带电的种类。

教学方法
水滴的静电实验可以作为一种课外实验,或者穿插于静电知识的讲座中,教师引导学生观察,启发积极思考,通过相互讨论,探索产生这此现象的原因。学生的积极性是非常高的,而且能得到很好的思维训练。

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