高中物理 选修 2011 1高中物理演示实验准备与设计高中物理演示实验准备与设计高二 第一章 静电场 1.1 电荷及其守恒定律 ①摩擦起电玻棒带正电胶棒带负电将它们洗净、晒 干，用塑料袋包装好，备用 正负电荷检验器可以检验摩擦起电的电荷（它可测出 电解电容的正负极） 需 5 号电池 2 对 (1)玻璃棒与绸布摩擦，玻璃棒与正负电荷检验器的探头接触，红灯亮，说明玻璃棒带正电红灯亮，说明玻璃棒带正电2)胶棒与毛皮摩擦，胶棒与探头接触接触，绿灯亮，说明胶棒带负电 在使用前应先将探头擦净，让仪器尽量远离带电体由于探头为金属球，且不带电，当带电体接近 探头时，探头的球端就有与带电体相反的电荷，另一端则有与带体相同的电荷因此，实验时，先用胶 棒与毛皮摩擦，胶棒靠近但不与探头接触不与探头接触，此时绿灯亮，说明探头的另一端为负电荷，与胶棒相同；接 触后也是绿灯亮 ②静电感应静电计又叫指针式验电器，是测量导体间电势差的测量时，将两导体分别与静电计的金属棒及外编号名称名称 23001玻棒丝绸 23003胶棒毛皮 J2320正负电荷检验器编号名称数量23008感应起电机123002验电器连接杆123009枕形导体123041球形导体123043移电球(验电球)123005箔片验电器123007指针验电器1枕形导体 球形导体 验电球 指针验电器 箔片验电器感应起电机高中物理 选修 2011 2壳相连，棒与外壳之间出现电场。
指针表面的受到电场力的作用，指针发生偏转验电器的外壳不一定 是金属的，但静电计的外壳必须是金属的，金属外壳对外电场有一定的屏蔽作用中心杆 A、圆形金属外壳 B静电计的第一类用途：作验电器用（静电计的第一类用途：作验电器用（外壳 B 接地与不接地都可以） 由于 B 的屏蔽作用，使 A 的下部较少受外界电场的影响而 A 的上端 a 露在 B 之外，所以，外电 场能由 A 的上端施加感应当带电体移近不带电的静电计时，由于静电感应，A 的上部 a 处出现与带电 体异号的电荷，而 A 的下端 c 和 d 处出现与 a 等量的、与带电体同号的电荷于是指针就张开了带电 体所带电量越多、移得越近，则张角越大当带电体移去时，指针又回到原位我们可以用这种感应法 检验物体是否带电、带电多少及演示静电感应现象 静电计的第二类用途：作电势差计用（静电计的第二类用途：作电势差计用（外壳 B 接地接地） 构成静电计的 A 和 B，是两个互相接近又彼此绝缘的导体A 和 B 组成一个电容器，A 和 B 各是电 容器的一个极用 WQ—5 A 型万用电桥测得一般静电计的电容 C0 为 9—11pF A 所带电量 q 和 A、 B 间电势差 U 之间的关系是 q=C*U U 大则 q 大，静电计的指针张角 α 也就大。
所以，α 的大小反映出 U 的大小这就是静电计用来测量电 势差的道理因为静电计常用来测量电势差，所以又叫电势差计静电感应起电机静电感应起电机：其本身可以做以下实验：配合其它仪器可以进行以下实验：注意注意：感应起电机使用时，表面必须清洁、干燥清洁、干燥，否则很难起电可日晒或用干布擦拭感应起电机如图所示，使用感应起电机前，必须先进行目测各部件是否完好，紧固件是否松动，如发现故障要待排除后才能使用主要部分有主要部分有：①前后绝缘转盘：盘上贴有许多导电铝箔片，工作时前盘沿顺时针方向转动，后盘沿逆时针方向转动(相对于操作者而言)②导电刷：连接在固定于转轴的电刷杆的两端，分别与前后盘软性接触，两杆互成 90°且与水平线的夹角为 45°圆盘转动时，电刷依次将中心对称的两张箔片接通③集电梳：呈针状，位于圆盘水平直径左右两端，其尖端与盘面相对④菜顿瓶：实际上就是两只电容器，其内壁电极分别与左右电梳相连，外壁电极通过底板上的导电连杆彼此相通⑤放电杆与放电球：与电梳和菜顿瓶的内壁电极相连使用感应起电机须知：使用感应起电机须知：①摇转起电机时，必须顺时针方向摇，如果逆转将不能起电②摇转起电机时，速度要由慢至快，转速不可太高，否则会影响电刷和箔片的接触，反而不能起电。
③转动圆盘后，须注意放电球的极性，略微分开两个放电球，慢慢转动手柄，则带负电的放电球上出现微弱的紫色光，带正电的放电球上出现分叉的小火花静电感应静电感应 火花放电火花放电 尖端放电尖端放电 电容器电容器(其上的莱顿瓶其上的莱顿瓶)的电容量的变化的电容量的变化导体表面的电荷分布导体表面的电荷分布 静电场的电力线静电场的电力线 尖端放电尖端放电 真空管的放电真空管的放电高中物理 选修 2011 3④如果用起电机使其它静电器带电，可以用导线金属夹或验电器电杆把静电仪器和放电杆连接起来⑤调节放电球的距离时，只能操作绝缘柄停止起电实验时，应先将放电杆直接接触，放电后才能触摸各种部件⑥每次起电前须对起电机做好清洁干燥处理，否则，可能影响起电效果起电机带电后（包括刚停止摇动时），集电杆等处会集结电荷，这时人体各部分如不慎触及，就会产生电击的强烈刺激但是，起电机所带的电虽电压很高（约几万伏），但其电流却极小，一般仅几个微安，对人体无多大危害起电机使用完毕应罩上防尘的塑料袋，并存放在干燥的橱内起电机使用完毕应罩上防尘的塑料袋，并存放在干燥的橱内1.2 库仑定律库仑定律 ①① 探究影响电荷间相互作用力的因素探究影响电荷间相互作用力的因素23008感应起电机123050电荷间作用力演示器1 注： （1）用范氏起电机或感应起电机的两个 电极分别接到导体球和两轻质导电球上。
（2）改变距离，观察现象 （3）用完后做好防尘保护② 验证库仑定律23052库仑定律演示器123008感应起电机1 库仑扭秤库仑扭秤 实验之前，必须用洁净、干燥的软布小心地擦拭大筒体内外壁和 平衡组件的灰尘和脏物 本产品必须在干燥的空气中使用，否则实验效果不佳效果不佳 用玻棒与绸布（或胶棒与毛皮）摩擦起电，或用感应起电机起电1.3 模拟电场线模拟电场线高压发生器高压发生器能产生 5kV、10kV、20kV、50kV 四档脉冲高压电，除用来演示高压火花04012高压发生器123053电场线演示器1高中物理 选修 2011 4放电外，还可作为电谐振演示器、电火花描迹仪、各种气体放电管等仪器需要的脉冲高压 电源，还能供给 400V 直流电压，作为威尔逊云雾室的直流电源供给 （1） 使用前应仔细阅读《高压发生器》使用说明书 （2） 仪器开机前，高压开关处于“关”位置一般应先接好线路后再开电源开关 （3） 将放电火花间隙调到 10mm 以上，高压选择开关选“5kV”档，按下高压开关 （4） 高压发生器用于火花放电演示时，火花放电间隙如下表：高压选择5kV10kV20kV50kV火花放电间隙1mm2-3mm4-6mm7-10mm注意安全！一、概述：本仪器是用来模拟演示点电荷形成的电场，它是在真空泡中充 入少量隋性气体，在高压产生辉光放电气流，这些气流流入玻璃内 壁，类似点电荷的电场线，当用手接触处玻璃外壁时，向手处被静 电感应，电离气流就被手所吸引，形成一条光线，说明手被电场感 应。
二、使用方法1、把该仪器接入 220 伏交流电路，这时就看到模拟电场的玻璃中心发出光线，中心球相当于点电荷， 发生的光线相当于电场线2、用手接触玻璃球外壳，就会看到所有光线集中射向手触处，说明手被静电所感应，使电场线重新 分布三、注意事项1、本仪器使用是也不可开动音乐开关，以影响学生精力2、把仪器置于干燥、阴凉处，不要重压碰撞1.4 等势线的描绘等势线的描绘23053等势线的描绘实验器123054电势演示板104003高中学生电源115010灵敏电流计1模拟电场演示器1高中物理 选修 2011 5注意：灵敏电流计要接 G1接线柱，以保护表头1.7 静电现象的应用静电现象的应用 ① 研究静电平衡时导体内部的电荷尖形布电器用途：1.演示在电荷平衡时，导体上电荷只分在外表面；（使电体带电，用验电球和指针验电器验电球和指针验电器检验）2.曲率相同的外表面，电荷分布均匀；3.同一导体的外表面，曲率越大，电荷越多，曲率越小，电荷越少实验前须将仪器用绸或干燥的细布探试干净，不得有灰尘和脏物演示演示 研究空腔内表面的电荷研究空腔内表面的电荷 （很难成功）使 B、C 带电，A 不带电。
② 尖端放电23008感应起电机104012高压发生器1 使用高压发生器时注意安全③ 静电屏蔽 【演示】 静电屏蔽 金属网罩组成组成：金属网罩、绝缘底盘、连接器（金属杆，上端有金属球，下端有金属链条） 金属网罩用途用途：演示静电平衡时，，导体内部的电场强度为零，从而说明静电平衡原理23008感应起电机123002验电器连接杆123009枕形导体123041球形导体123043移电球(验电球)123005箔片验电器2法拉第圆筒123046尖形布电器123044验电羽 123045验电幡123008感应起电机123005箔片验电器123049金属网罩1高中物理 选修 2011 6金属网罩用法用法：在金属底盘上放一个箔片验电器，再罩上金属网罩，使连接器的金属链条和验电器上的小球接触；网罩外面也放一只验电器，用导线把它的金属杆和连接器上的金属球连接起来网罩外也放一个验电器，用导线把它的金属杆和网罩连接器上的金属球连接起来用感应起电机使金属网罩带电，就会看到，网罩外验电器的箔片张开，而网罩内验电器的箔片不张开说明电荷分布在金属网罩外层也可用验电羽做实验 A 使带电金属球靠近验电器，但不接触 B 用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，观察现象。
在金属网罩的内表面与外表面各贴箔片，与感应起电机相连，使金属网罩带电可以 看到罩外壁的箔片都张开了，而罩内壁的箔片依然下垂经过比较，也可净电荷分布在导 体的外表面1.8 电容器电容器 ① 电容器充放电现象 A 实验仪器B 自制装置所需仪器、元件集成在一起，实验非常方便做一做做一做 用传感器观察电容器的放电过程用传感器观察电容器的放电过程观察电容器的 I-t 放电图像 ② 常用电容器示教板当开关拔到“放” ，可看到发光二极管亮，直流电 压表指针偏转到最大后慢慢回到 0 位置 可用于演示电容器充放电现象干电池2电池盒123033单刀双掷开关1电解电容器115017演示微电流电阻表1导线自制电容器充放电现象1 电池2计算机1 电流传感器1 电解电容器、电阻、电池 等23058常用电容器示教板104003学生电源 3-12V115009直流电压表 0-15V1高中物理 选修 2011 7③ 平行板电容器的电容23056平行板电容器123007指针验电器123008感应起电机1 【【演示演示】】 研究影响平行板电容器电容大小的因素研究影响平行板电容器电容大小的因素 先给静电计充电，静电计的指针将会偏转一个角度。
1.手持另一金属板的绝缘柄，将平行板靠近，可以看到静电计指针张开的角度随两板间距离减少而变小， 反之，指针偏转角增大由此可说明平行板电容器的电容量和板间距离有关，距离越小电容量越大 2.在平行板之间插入一绝缘体，指针张开角度变小 3.改变平行板之间的正对面积，正对面积越小，指针张开角度越大 但实验很难成功1.9 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 ① 电场中带电粒子运动模拟演示器23057电场中带电粒子运动模拟演示器1② 观察电子束在电场中的偏转A 电子束演示器电子束演示器电子束演示器电子束演示器采用充气型静电偏转阴极射线演示管当管子各电极加上工作电压后，自阴极射出 的具有一定能量的电子束，使管内的惰性气体电离发光，形。