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1、几个有趣的尖端放电实验2007 年 10 月 23 日 06:50几个有趣的尖端放电实验我们知道在静电学中，导体带电时，导体表面突出和尖锐的地方，电荷分布比较 密集，使其附近形成很强的电场。导体尖端附近空气中残留的正负离子在强电场的作 用下发生剧烈的运动，并与空气中的气体分子碰撞，将空气分子电离成许多新的正负 离子，那些与尖端带同种电荷的离子，受到排斥，远离尖端，形成“电风”。与尖端 带异种电荷的离子受到吸引，奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端 失去电荷，这就是尖端放电。利用尖端放电现象，我们可以完成几个有趣的实验。(1) 可以这样使水带电实验装置如图1所示，将缝衣针固定在有机玻
2、璃棒上，玻璃棒用夹子固定在铁架 台上，针下方放一只盛满清水的塑料盆，塑料盆放在绝缘板上针尖端距水面约 5cm10cm，用导线将针与感应起电机的一极相连，再将一根导线一端与验电器相连， 另一端裸露部分插入水中。转动起电机，由于针的尖端放电，使水带上同种电荷，验 电器箔片逐渐张开。(2) 模拟静电除尘实验装置如图2所示，取圆形铝板一块固定在绝缘支座上(绝缘支座可用玻璃棒固 定在底座上制成，在中学物理实验室中易找到，本文后几个实验中均用到绝缘支座)， 将缝衣针装上塑料棒后固定在铁架台上，调节铝板与针尖端间距6cm8cm，用导线将 铝板和缝衣针分别与感应起电机相连，将点燃的蚊香放在铝板和针之间。让起电
3、机起 电，使铝板和缝衣针带电，蚊香烟被铝板吸附，若停止起电，烟又袅袅上升。(3) 旋转的风车取两个易拉罐，剪一部分铝皮，将铝皮碾压平整，剪出一直径约8cm的圆，再剪 成图3a样式的风车，尽量使叶片对称，在其中心处打一小孔，嵌上子母扣作支撑轴承， 取缝衣针固定于绝缘支座上，针尖端顶在子母扣的凹坑处，实验装置如图3b所示。实 验时，用导线将针与起电机一极相连，转动起电机，起电后，由于叶轮的尖端放电， 在反冲作用下，风车旋转起来。图1(4) 电风驱动的纸杯取一个一次性的薄纸杯，在杯底中心处打一小孔，嵌上子母扣作支撑轴承。取自 行车辐条一根，一端挫尖，另一端固定于小木块上，尖端顶在子母扣的凹坑里，再取
4、 两片大些的易拉罐铝皮，碾压平整，分别剪成长约10cm，宽约4cm的长方形，而后剪 成排针状，将两个排针用塑料夹固定在绝缘支座上，整个实验装置如图4所示。排针 尖距纸杯约1cm，两个排针的尖端指向纸杯的切线方向，实验时，用两根导线分别将两排针与起电机相连，不断摇动起电机。由于排针的尖端放电，形成两股电风从两侧 吹向纸杯，纸杯旋转起来。本实验在较干燥的天气里进行，容易成功。（5）点不着的酒精棉如图5所示，将两个装有绝缘柄的圆形薄铝板（可用易拉罐皮制作）用夹子一上一 下固定在绝缘支座上，板面平行，间距约4cm。将玻璃棒固定在支座上，用导线把两 板分别与起电机两极相连。实验时，取一块浸了酒精的脱脂棉
5、球，放在下板上，不断 摇动起电机，棉球与上板间出现啪啪的放电声，片刻，酒精棉将被电火花点燃。上述 实验中，若将比棉球稍高的针状金属物（如图钉）放在下面金属板上，摇动起电机，同 样的酒精棉无法点燃，此实验也可用来说明避雷针的原理。尖端放电2008/01/29 21:00电荷在导体表面的分布，决定于导体的形状.在带电的弧立导体表面平直的地 方，电荷密度较小，附近的电场较弱，在导体表面弯曲得厉害的地方，电荷比较密 集，附近的电场比较强，在导体的尖端处，电荷密度最大，周围的电场也最强.由于 空气中存在少量自由电子，这些自由电子在尖端附近受电场力作用要加速运动， 当电场足够强时，高速运动的电子具有很大的动能，能在碰撞空气分子时把其中 的电子打出来，造成空气游离,并发出咝咝声，在晚间能看到蓝色微光，称为电 晕，这种现象称为尖端放电.避雷针就是利用尖端放电来吸引雷电而保护建筑物和电气设备的.雷云积聚了大 量电荷，当雷云接近地面时,与大地之间产生较强的电场，避雷针尖端因静电感应 而出现很多异性电荷，使尖端附近电场畸变，空气游离，引起雷云先导放电向针尖 发展，导致类云与避雷针之间的空气击穿，将雷电引入到底，从而使被物免遭雷 击.
