初中物理實驗要求的23007靜電感應(yīng)起電機利用了感應(yīng)起電的原理,可連續(xù)地積累較多的電荷,從而獲得高電壓以進(jìn)行各種靜電實驗。那么,感應(yīng)起電機為什么必須要正轉(zhuǎn)才能夠起電?其起電原理是什么呢?
由于大氣中有許多帶電粒子,它們與導(dǎo)電膜碰撞,就使導(dǎo)電膜帶上少量的電荷。假設(shè)b1上帶有少量正電(b1上帶有少量負(fù)電時,起電機起電的情形類似),由于靜電感應(yīng)使a1,a2通過n1,n2和導(dǎo)電桿分別帶上負(fù)電荷和正電荷。
起電機正向轉(zhuǎn)動時,從有搖把的一側(cè)觀察,靠近搖把一側(cè)的起電盤P2隨手搖的方向沿順時針方向旋轉(zhuǎn),另一側(cè)的起電盤1沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)b1,b5逆時針轉(zhuǎn)到電梳E1,E2處時,由于靜電感應(yīng)使部分電子和正電荷分別集中到E1,E2的尖端梳齒上,在尖端處形成較強的電場,產(chǎn)生尖端放電,導(dǎo)致b1,b5失去電荷,而E1,E5分別帶上正電和負(fù)電,致使與它們相連的放電球T1和萊頓瓶C1的內(nèi)電極上帶正電,T2和C2的內(nèi)電極上帶負(fù)電。
當(dāng)bl,b5繼續(xù)轉(zhuǎn)到n4,n3處時,a1,a5正好轉(zhuǎn)到n3,n4處。由于靜電感應(yīng)使b1,b5通過電刷n4,n3和導(dǎo)電桿分別帶上負(fù)電荷和正電荷。此后a1b1與a5,b5又分別轉(zhuǎn)向E2,E1,導(dǎo)致E2,E1上所帶的負(fù)電、正電繼續(xù)增加。
同理,P1、P2起電盤上其它的導(dǎo)電膜通過靜電感應(yīng),在每片導(dǎo)電盤的上下兩半部分位置處帶上相反電荷。前面P2起電盤上半部帶負(fù)電,下半部帶正電。后面P1起電盤上半部帶正電,下半部帶負(fù)電。在轉(zhuǎn)動中到達(dá)E1處的導(dǎo)電膜都帶正電,到達(dá)E2處的導(dǎo)電膜都帶負(fù)電,通過尖端放電使E1,E2上的正負(fù)電荷不斷積累。其中E1,E2上的電荷主要累積存儲在萊頓瓶C1,C2處。失去電荷的導(dǎo)電膜又在n1、n2處感應(yīng)到與原來相反的電荷。
如此循環(huán),使C1,C2處的正、負(fù)電荷逐漸增多。放電球T1,T2之間的電壓隨之升高。當(dāng)電壓達(dá)到T。,T:之間空氣的擊穿電壓值時,T1,T2之間就會產(chǎn)生火花放電。此時,C1,C2中儲存的電量瞬時釋放,電流路徑上的空氣被加熱到高溫而產(chǎn)生火花,空氣的驟然膨脹又造成爆鳴。同時,T1,T2之間的電壓也迅速降低。當(dāng)余下的電能不足以維持放電時,火花即熄滅,放電停止,開始下一次電荷的積累。