维氏起电机
演示实验
1． 预习内容： （1）将下面概念原理写在实验报告的预习部分。 衍射 光栅 驻波 电磁波 偏振片 起偏 检偏 力矩 角动量 角动量守恒 温差电动势 极性分子 非极性分子 静电感应 辉光放电 法拉第电磁感应定律 楞次定律 自感现象 互感现象 伯努利效应 涡电流 铁磁质磁化特点 电磁阻尼 等厚干涉。 （2）阅读后面的演示实验介绍（这里只介绍了实验室的部分演示实验）。（自愿购买演 示实验教材，可以参考我校图书馆《大学物理演示实验》（张智 主编，湖南大学 出版社）等有关物理演示实验教材， 也可以在网上查找资料和视频。）
实验现象看到即可，不要长时间通电，避免线圈过 热烧坏。 相关概念原理：涡电流 问题与思考：
互感概念演示仪
根据法拉第电磁感应定律，当闭合回路中的磁通 量发生变化时，会引起感应电流。因此从感应电流的 变化规律能够体现原电路的电流变化情况。本实验即 利用这个道理，使原电路产生的磁场穿过感应回路， 从而在感应回路中听到原电路的音乐。 注意事项：实验完毕关闭电源。 相关概念原理：磁通量 法拉第电磁感应定律 互感 问题与思考：两个螺线管怎样放置时，感应回路中效果最明显？
属球相碰中和剩余电量。 相关概念原理: 孤立导体静电平衡时表面电荷分布规律 问题与思考：为什么暴风雨时避雷针的顶部容易放电？
为什么暴风雨中应避免在空旷的地方行走？还应避免站在树下？
3
多功能涡电流仪
金属相对永磁铁转动时，在金属内部产生涡电流，涡电 流产生磁场。这个磁场与永磁铁的磁场相互作用，于是观察 到金属相对永磁铁运动。 注意事项：实验完毕关闭电源。铝盘转速高时不要碰。
静电除尘
静电除尘仪器的透明圆筒中间，是一根与四周绝缘的铜 丝，接维氏起电机的一个放电叉。圆筒上缠绕的铜丝接维氏 器电机的另一个放电叉。中间是空气。当维氏起电机给铜丝 形成的两个电极加电压后，在透明圆筒中形成轴对称的非均 匀强电场。在强电场作用下，灰尘粒子定向运动，灰尘便会 在电极附近聚集落下。 注意事项：实验完毕，一定将香灭掉，并中和维氏起电机放
维氏起电机原理
维氏起电机原理
维氏起电机是一种利用电磁感应原理来产生电流的设备，它由美国物理学家约
瑟夫·亨利·维尔德发明。
维氏起电机原理的核心是利用磁场和导体之间的相互作用来产生电流，从而实现能量转换和电力输出。
在维氏起电机中，磁场的存在是至关重要的。
当一个导体在磁场中运动时，会
产生感应电动势，这就是电磁感应现象。
维氏起电机利用这一原理，通过不断改变磁场的方向和强度，使得导体中产生的感应电动势不断变化，从而产生交流电流。
维氏起电机的核心部件是转子和定子。
转子是由导体制成的，它可以自由旋转。
而定子是由产生磁场的磁铁或电磁铁构成。
当转子在定子的磁场中旋转时，导体中就会产生感应电流。
这些感应电流会在导体内部形成闭合回路，从而产生电磁力，驱动转子继续旋转。
维氏起电机的工作原理可以用右手定则来描述。
当右手握住导体，让四指指向
磁场方向，拇指指向导体运动的方向，那么拇指的方向就是感应电流的方向。
这个规则可以帮助我们理解维氏起电机中电流产生的方向。
维氏起电机原理的应用非常广泛。
它被广泛应用于发电机、电动机、变压器等
设备中。
在发电机中，维氏起电机原理被用来将机械能转化为电能；而在电动机中，它则是将电能转化为机械能。
此外，维氏起电机原理还被应用于各种传感器和电子设备中，如感应加热设备、感应炉等。
总的来说，维氏起电机原理是电磁学中的重要概念，它是现代电力工程和电子
技术的基础。
通过深入理解维氏起电机原理，我们可以更好地应用它，推动科学技术的发展，为人类社会的进步做出贡献。
维氏起电机原理
维氏起电机原理维氏起电机是一种利用维氏效应产生电动势的电机。
它的工作原理是利用导体在磁场中运动时所产生的感应电动势来驱动电流，从而产生电磁力，实现电机的运转。
维氏起电机的原理虽然看似复杂，但其实质是很简单的，下面我们来详细介绍一下。
首先，我们需要了解维氏效应。
维氏效应是指当导体在磁场中运动时，导体两端会产生电动势。
这是由于磁场对导体中自由电子的作用所产生的。
当导体在磁场中运动时，自由电子受到洛伦兹力的作用，从而在导体两端产生电动势。
这就是维氏效应的基本原理。
在维氏起电机中，通常会采用一个磁场和一个导体回路。
磁场可以由永磁体或电磁体产生。
当导体回路在磁场中运动时，导体中的自由电子会受到洛伦兹力的作用，从而在导体两端产生电动势。
这个电动势会驱动电流在导体回路中流动，从而产生电磁力。
根据洛伦兹力的方向，可以确定电流在导体回路中的方向，进而确定电机的运转方向。
维氏起电机的原理实际上就是利用磁场和导体回路之间的相互作用来产生电动势，进而驱动电机的运转。
通过合理设计磁场和导体回路的结构，可以实现不同类型的维氏起电机，包括直流维氏起电机、交流维氏起电机等。
这些不同类型的维氏起电机在工作原理上都是基于维氏效应的。
总的来说，维氏起电机原理是利用维氏效应产生电动势，驱动电流在导体回路中流动，从而产生电磁力，实现电机的运转。
这种原理在实际应用中具有广泛的用途，包括发电机、电动机、传感器等领域。
通过深入理解维氏起电机的原理，可以更好地应用和改进这一技术，推动电机领域的发展。
维氏起电机原理的深入理解对于电机工程师和科研人员来说是非常重要的。
只有深入理解其原理，才能更好地应用和改进这一技术，推动电机领域的发展。
希望本文的介绍能对大家有所帮助，谢谢阅读！。
静电摆球演示实验()
静电摆球演示实验()一、实验目的：演示静电感应,电场分布和电荷间的相互作用装置结构及技术参数二、演示仪器1、静电电源（维氏起电机）2、静电摆球装置3、4、避雷针工作原理装置5、静电除尘装置6、静电滚筒操作方法：1、静电跳球：将两极板分别与静电起电机相连接，摇动起电机，使两极板分别带正、负电荷，这时小金属球也带有与下板同号的电荷。
同号电荷相斥，异号电荷相吸，小球受下极板的排斥和上极板的吸引，跃向上极板，与之接触后，小球所带的电荷被中和反而带上与上极板相同的电荷，于是又被排向下极板。
如此周而复始，可观察到球在容器内上下跳动。
当两极板电荷被中和时，小球随之停止跳动。
2、静电摆球：将两极板分别与静电起电机相接。
调节细有机玻璃棒，使球略偏向一极板。
摇动起电机，使两极分别带正、负电荷。
这时导体小球两边分别被感应出与邻近极异号的电荷。
球上感应电荷又反过来使极板上电荷分布改变，从而使两极板间电场分布发生变化。
球与极板相距较近的这一侧空间场强较强，因而球受力较大，而另一侧与极板距离较远，空间场强较弱，受力较小，这样球就摆向距球近的一极板。
当球与这极板相接触时，与上面同样的道理使球又摆回来。
不断摇动起电机，球就在两板间往复摆动，并发出乒乓场。
起电机放电后，则导体小球会因惯性，在一段时间内做微小摆动，最后停止在平衡位置。
将乒乓球调节在两极间的电场力几乎相等，故球不动。
3、尖端放电：将起电机的一极接在针形导体上，摇动起电机，使针形导体带电。
由于导体尖端处电荷密度最大，所以附近场强最强。
在强电场的作用下，使尖端附近的空气中残存的离子发生加速运动，这些被加速的离子与空气分子相碰撞时，使空气分子电离，从而产生大量新的离子。
与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋向尖端，最后与尖端上电荷中和；与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方形成“电风”，把际近的蜡烛火焰吹向一边，甚至吹灭。
物理探索与演示实验1(电磁学)
实验二
【实验目的】
演示起电现象
感应起电机
【实验器材】
维氏起电机，包括由起电盘、放电球、莱顿瓶、感应 电刷、皮带轮、集电梳、连接片，起电圆盘涂有许多片 铝箔，如图所示
【实验原理】
起电机是利用感应作用来起电的，在通常情况下，由于大气中带电粒子的 碰撞，或者以前实验残留下来的电荷，是能够自己带电的，当两个起电盘快速旋 转时，带电系统特别是装有绝缘手柄的放电叉的球部，分别积聚起不同电性的电 荷。随着起电过程不断交替进行，感应起电的作用越来越强，两个导电系统积聚 的不同符号的电荷越来越多，它们之间的电势差也越来越大。
【实验操作与现象】
把起电机放电球调整到合适的位置，摇动圆盘把手，当两个起电盘快速旋 转时，放电叉的球部分别聚集起不同电性的大量电荷，而形成火花放电。注意观 察放电现象。
【注意事项】
1、操作起电机时，动作要缓和，由慢到快，但速度不能太快，过快了会影响中 和电刷与导电层接触，反而不能起电，也容易损坏起电盘。摇转停止时亦需慢慢 进行，可松开手柄靠摩擦作用使其自然减慢，以防起电盘由于惯性从转动轴上松 脱。 2、起电机带电后和停止摇动时，由于集电杆等处带有电荷，操作者不要触摸实 验设备，应将两个放电球接触，进行正负电荷中和， 3、两放电球接触后不能再转动摇把手，避免两个起电盘上所有导电层正负电荷 完全中和，不能再起电。
实验九
实验目的
压电效应
演示压电晶体在压缩力作用下，在两面能够产生 电位差，即机械振动通过压电晶体转换为电振动 （电信号）；在晶体两面加上一定的电位差，晶 体线度会发生一定的变化，产生机械振动，即逆 压电效应。
实验仪器
压电效应演示仪，如图所示：
实验原理
一.压电效应（Piezoelectric Effect）
维姆胡斯起电机的工作原理
维姆胡斯起电机的工作原理
维姆胡斯起电机的工作原理是基于费尔迈特原理。
它是一种将直流电能转换为旋转机械能的装置。
维姆胡斯起电机由一个可转动的电枢和一个不可转动的磁铁组成。
磁铁产生一个均匀的磁场，电枢上则绕有多个线圈，并通过两个涡流环与电源连接。
当电流通过涡流环流动时，会在涡流环内产生磁场。
这个磁场与磁铁产生的磁场相互作用，形成一个力矩，使得电枢开始旋转。
当电枢旋转一定角度后，涡流环与电源断开连接，此时电枢由惯性继续旋转，直到电枢与磁铁的磁场重新对齐。
然后，涡流环再次与电源连接，电流重新流过涡流环，在涡流环内产生磁场。
这个磁场方向与上一次相反，产生的力矩方向也相反，将继续推动电枢进行旋转。
这个过程将不断重复，使得电枢持续旋转。
通过这种方式，维姆胡斯起电机将直流电能转换为机械能，达到了实现旋转运动的目的。
韦式感应起电机
韦式感应起电机
韦式感应起电机（Wechsler Induction Starting Motor）是一种早期的永磁同步发
电机，由于它延长了饱和磁化时间，因此可以降低过载能力和行程，而并不失去电机可靠性。
它是由德国机械工程师瓦尔特·韦克斯勒于1890年发明的。
它是一种常见的永磁同
步发电机，被广泛用于低频电机和永磁逆变器系统中。
根据德国工程师瓦尔特・韦克斯勒的发明，韦式感应起动电机的基本原理是：电机的
定子电枢与转子电枢之间有一个稳定的调节能量，并且电枢之间的传导电磁感应阻力可以
用单极的屏蔽程序来模拟。
传统的永磁同步起动电机的转子都会发生过程，磁化时间为瞬间，而韦式感应起动电机通过延长磁化时间，可以降低电机起动时峰值电流，提高可靠性，同时缩短时间，减少负荷能量损耗。
应用方面，由于它的可靠性和稳定性，韦式感应起动电机已广泛应用于工业设备，如
通用机械、汽车，电动货柜等设备中。
空调设备中，它也被用于启动压缩机，以确保空调
系统的正常运行。
韦式感应起动电机不仅用于功率传输，还可以用于电动机生产线中的驱
动以及监控系统中的控制。
除了正面技术效果外，韦式感应起动电机还具有良好的环境性能。
它具有低振动，低
噪声，高效率，且不产生空气污染。
以上就是韦式感应起动电机的基本信息。
它的优点是可靠性高，稳定性好，可在裸露
电缆上运行，具有良好的环境性能。
当然，也有一些缺点，如起动时间长，电动效应大，
控制系统复杂等缺点，但这些都可以通过进一步的研究解决。
维氏起电机原理的应用
维氏起电机原理的应用1. 简介维氏起电机是一种基于静电力的电机，利用维氏效应产生的电荷分布差异来达到电动效果。
它主要由维氏起电机主体、直流电源和控制电路组成。
维氏起电机原理的应用非常广泛，涉及到许多领域。
本文将重点介绍维氏起电机原理在以下几个方面的应用。
2. 高精度定位系统维氏起电机能够提供高精度的位移传感功能，因此在定位系统中得到了广泛应用。
它能够将输入电信号转化为精确的位移输出，并且具有高度的可控性。
这使得维氏起电机成为许多精密定位系统的核心元件，例如纳米定位平台、激光测量系统等。
3. 惯性导航系统维氏起电机的敏感度高、响应速度快，在惯性导航系统中的应用十分重要。
通过测量维氏起电机的输出信号，可以准确估计设备的加速度和角速度等参数。
这些参数对于导航系统的运算非常关键，通过使用维氏起电机可以实现更高精度的导航和定位功能。
4. 生物医学工程维氏起电机的应用也延伸到了生物医学工程领域。
例如，在活体组织检测中，维氏起电机可以用于实时监测生物组织的位移和变形情况。
这对于手术过程中的定位和控制非常重要。
此外，维氏起电机还可以用于人体植入物的检测和监测，为医学诊断提供有力支持。
5. 振动控制系统振动控制是工程领域的一个重要应用方向，而维氏起电机原理在振动控制系统中起到了关键作用。
维氏起电机可以感知到振动系统的运动情况，并通过控制电路进行反馈调节，实现振动的稳定控制。
这在建筑工程、航空航天等领域具有广泛的应用。
6. 光学系统维氏起电机原理在光学系统中的应用也是非常重要的。
维氏起电机可以用于调节光学元件的位置和角度，实现光学系统的精密对准和校正。
光学系统中的自适应光学、光纤通信等领域都离不开维氏起电机的应用。
7. 其他领域的应用除了以上几个重点领域，维氏起电机原理还在其他许多领域得到了应用。
例如，机器人技术中的精密运动控制、舞台灯光系统中的自动调节等。
维氏起电机凭借其高精度、高可控性的特点，成为了这些领域中不可或缺的关键技术。
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维氏起电机
【实验目的】
演示起电现象，了解产生电荷的原理及其应用，观察电容器（莱顿瓶）的电容量
的变化情况。
【实验器材】
维氏起电机，包括由起电盘、放电球、莱顿瓶、感应电刷、皮带轮、集电梳、连接片，起电圆盘涂有许多片铝箔，如图37-1所示。
图37-1
【实验原理】
感应起电机是一种能连续取得并可积累较多正、负电荷的实验装置。
莱顿瓶是个电容，用来储电。
感应起电机在左右各有一莱顿瓶，两莱顿瓶集聚不同种电荷，
作为电源的正负极。
当顺时针摇动转轮上的摇柄时，由于在静电序列中铝排在铜之前，所以在圆盘转动时铝片与电刷上的铜丝摩擦而带上正电荷，铜丝带负电荷。
如图：假设刚摩擦时金属铝片S1带电量为Q1，与其在同一直径上的铝片S2带电量为Q2，Q1与
Q2有大小之分。
图37-2所示。
当圆盘转过90°时，S1与反面电刷B'相对，此时S2'、S1'分别与S1、S2相对。
假设Q1＞Q2，由于S1'与S2'之间有电刷连接，会引起自由电子移动，使得S1'
带正电荷，S2'带负电荷，图37-2（b）。
当圆盘再转过45°时，S1、S2分别顺时针转至与电极相接的悬空电刷E2、E1处，并在该处放电使E1、E2带正电荷，这些正电荷又被积聚在莱顿瓶C1、C2中，
图37-2（c）。
当圆盘再转过45°即S1转到与正面电刷B相对应时，S1与S1?相对，S2与S2'相对，刚经过放电的S1与S2恰好不再带有电荷。
S2?带负电使得S2感应带正
电，又由于与
图37-2
图37-3
金属刷上铜丝摩擦也使它带正电，在二者共同作用下S2带上了正电荷；对于S1来说，S1'上的正电荷使其感应带负电荷，由于金属刷的连接作用，S2所带的正
电荷会导致电子移动（如图37-3）使S1带负电，这样，虽然有摩擦产生的正电荷也会被以上两种作用所产生的负电荷抵消，因此S1还是带负电荷，图37-2（d）。
圆盘再转过45°时，S1'与S2'恰好分别转到悬空电刷E2?与E1?处。
带正电的S1'在E2'处放电后不再带电，E2?上的负电荷被中和使E2'带正电，这些正电荷被莱
顿
瓶C2积聚到放电叉T2的放电小球上；带负电的S2'在E1'处放电后也不再带电，且E1'上的正电荷被中和使E1?带负电，这些负电荷被莱顿瓶C1积聚到放电叉
T1的放电小球上，图37-2（e）。
如果圆盘又转过45°，S1又与S2'相遇，S2与S1'相遇，且此时S1', S2与反面电刷B'相对，S1'，S2'分别在E2、E1处放电后不再带电。
此时的电荷变化与过程（d）相似, 因此与S1相对的S2?带正电荷, 与S2相对的S1?带负电荷，图
37-2（f）。
当圆盘再转过45°，此时S1', S2恰好分别转到悬空电刷E1' E2处。
S1在E1处放电使得负电荷被积聚到放电叉T1的放电小球上，S2在E2处放电使得正电荷被积聚到放电叉T2的放电小球上，图37-2（g）。
之后转动摇柄，电荷的变化情况将重复过程（c）~（g），由于两盘的逆向旋转，转至与电极相接的悬空电刷E2、E2'处的金属片将全部带正电，转至与电极相接的悬空电刷E1、E1'处的金属片将全部带负电。
莱顿瓶C2感应到放电小球T2上的正电荷会越来越多，而被莱顿瓶C1感应到放电小球T1上的负电荷也会越来越多，当小球聚集一定电荷时，就会产生放电现象。
在莱顿瓶盖内放电叉与悬空电刷之间的空气也会被电离，使放电叉与悬空电刷在短时间内相当于一个导体，将事先聚集在莱顿瓶中的电荷大部分中和之后，再一次重复上述过程。
但是，起电机并不是从一开始就可以放电的，因为空气被击穿需要一定的电压，这就需要积聚一定的电荷，而放电叉T1、T2上电荷的积累需要一定时间，所以当起电机长时间不用后要摇动摇柄一定时间后T1、T2间的电压才能达到空气的
击穿电压而产生放电现象。
那么，反向转动摇杆时是否也会达到相同的效果呢？回答是否定的，因为反转时虽然起电机原理和正转一样，但由于正反两面的铝片在摩擦起电后都没有再经过另一侧电刷，而是直接在悬空电刷处放电，使两个莱顿瓶带有同种电荷，因此不
会放电。
【实验操作与现象】
1．把起电机放电球调整到合适的位置，摇动圆盘把手，当两个起电盘快速旋转时，放电叉的球部分别聚集起不同电性的大量电荷，而形成火花放电。
注意观察
放电现象。
2．将两个莱顿瓶外面导电层用连接片相连，注意观察放电火花明亮程度，同时发现两次放电间隔的时间加长，这是因为莱顿瓶总电容量增加所致。
若把连接片断开，莱顿瓶总电容量减少了，此时得到的放电火花较小，明亮程度与连接时比较，两次放电间隔的时间也缩短了，这就看清楚电容量的变化情况。
3．把放电球分开，用连接线与静电实验相连，观察实验现象。
（参考相应的静
电实验）
【注意事项】
1．起电盘应放在干燥及清洁的地方。
2．两电刷应互成90度夹角，各与横梁成45度。
集电杆的电梳针尖不能触及起
电圆盘。
3．电刷与金属铂片的接触要可靠。
4．两个传动皮带的其中一根在传动间交叉安装，以使两起电圆盘工作时反向旋
转。
5．操作起电机时，动作要缓和，由慢到快，但速度不能太快，过快了会影响中和电刷与导电层接触，反而不能起电，也容易损坏起电盘。
摇转停止时亦需慢慢进行，可松开手柄靠摩擦作用使其自然减慢，以防起电盘由于惯性从转动轴上松
脱。
6．起电机带电后和停止摇动时，由于集电杆等处带有电荷，操作者不要触摸实验设备，应将两个放电球接触，进行正负电荷中和，
7．两放电球接触后不能再转动摇把手，避免两个起电盘上所有导电层正负电荷
完全中和，不能再起电。
8．起电盘和莱顿瓶中的导电层切不可碰伤、划痕、粘水受潮。
转动轴要常加润
滑油。