高压静电现象研究
高压静电的实验报告

高压静电的实验报告实验目的探究高压静电现象的产生及其特性。
实验原理高压静电是指通过物体摩擦或接触而产生的带有电荷的现象。
当物体摩擦或接触时,电子从一个物体转移到另一个物体中,导致一个物体带有正电荷,而另一个物体带有负电荷。
这些电荷的不平衡性导致了高压静电的现象。
实验器材和材料- 电阻计- 电源- 导体丝- 绝缘材料(如塑料梳子)- 金属球实验步骤1. 将绝缘材料(塑料梳子)用力梳理头发数次,使其摩擦产生静电。
2. 将摩擦产生静电的绝缘材料靠近带有电阻计的金属球,观察并记录电阻计的示数。
3. 利用电阻计测量绝缘材料与金属球之间的电阻。
4. 将带有电阻计的金属球与摩擦产生静电的绝缘材料断开接触,观察并记录电阻计的示数。
5. 将金属球与摩擦产生静电的绝缘材料再次接触,观察并记录电阻计的示数。
6. 重复步骤2至5,使实验结果更加准确。
实验结果与分析通过实验观察和数据记录,得出以下结论:- 当带有电阻计的金属球与摩擦产生静电的绝缘材料接触时,电阻计的示数会有所变化。
- 通过电阻计测量,发现绝缘材料与金属球之间存在电阻。
而当两者断开接触时,电阻计示数减少。
- 当再次接触后,电阻计的示数再次增加,显示静电的积聚效应。
结论本实验通过摩擦产生静电的绝缘材料与导体金属球的接触,观察到了高压静电现象的特点,即当摩擦产生静电的绝缘材料与导体金属球接触时,电阻计的示数会有明显变化,表明静电的传导过程。
此外,实验还发现静电的积聚效应,即当两者断开接触后再次接触时,电阻计的示数再次增加,说明静电被积聚和存储在物体表面。
实验注意事项- 在进行实验时,要注意安全,避免触电事故的发生。
- 实验过程中要注意用干燥的手或非导体材料进行操作,以免影响实验结果。
- 实验结束后及时断开与电源的连接,以避免不必要的安全风险。
总结通过本次实验,我深入了解了高压静电现象的产生及其特性。
静电的传导和积聚效应在实验中得到了明确的实验结果和数据支持。
实验的结果和结论对了解静电现象的产生机制以及应用有着重要的意义。
高压线触电原理

高压线触电原理
高压线路是使用高电压能源提供有序可控的电能。
它广泛应用于电力供应、制冷、水泵等设备的能源控制。
可是,由于高压线有时会发生触电,所以在安全和稳定使用高压线方面,了解触电原理及其预防措施是重中之重。
高压线触电的原理关乎物理电学形式。
当高电压线受到一定的冲击时,会出现穿越绝缘体的电流,而冲击又可以分为“雷击”和“落电”两类。
首先,“雷击”是指高压线被雷电击中时所发生的触电现象。
由
于雷穿越过空气和高电压线之间的绝缘障碍,产生了一定的传导电流,引起触电现象。
其次,“落电”是指剧烈风暴吹过高电压线时,高压线中的静电
带动空气中的空气离子,使空气离子在空气中的距离很近,从而导致有电的空气离子和导线的对应点之间的电压差变小,出现电流,从而引起触电现象。
除此之外,空气中的电离也可以引起触电现象。
在高压线中,高压电有可能把混合气体中的原子离子化,而这些离子又可以通过空气中的常量电流结合起来,造成一股静电,这就是空气中电离引起触电的原因。
要预防高压线触电,首先要保证高压线的绝缘材料和安装品质,确保高压线具有足够的绝缘作用。
其次,要安装高压开关,以及装有防雷功能的高压断路器,以防止高压线元件发生短路等故障,同时也
可以降低雷击的损坏程度。
此外,安装一定距离的接地装置,能够放电,增加接地面积,减小接地电阻,从而降低触电的危险性。
总之,高压线触电是一种很容易发生的危险现象,但只要正确安装和使用绝缘材料,安装防雷和断路产品及接地装置,就可以很好地预防触电现象的发生,从而保证人们的安全。
高压静电现象的原理及应用

高压静电现象的原理及应用高压静电现象是指物体经过摩擦等方式失去或获得电荷而产生的现象。
静电是由电子的转移或聚集造成的,当物体中的正、负电荷数量不相等时,物体就带有静电。
这种静电现象是因为物体表面的电子通过摩擦、摩擦、压电等方式被移动产生的。
下面将探讨高压静电现象的原理及其应用。
高压静电现象的原理:高压静电现象的原理基于以下两个方面的作用:电荷的转移和电场的存在。
1. 电荷的转移:当两个物体具有不同的电导性质时,通过摩擦或分离等方式,电荷开始在物体之间传递。
在物体之间的摩擦过程中,电子从一个物体转移到另一个物体,导致一个物体带正电荷,而另一个物体带负电荷。
2. 电场的存在:当物体带有电荷时,它们会在物体周围产生电场。
电场是由电荷所产生的一种物理力场,它具有方向和大小。
当两个电场相遇时,它们会相互作用,使得带电物体之间产生吸引或排斥的力。
应用:高压静电现象具有许多实际应用,如下所示:1. 静电除尘器:静电除尘器是一种利用高压静电现象的设备,用于去除工业生产过程中产生的颗粒物。
这种设备使用带有静电电荷的电极,通过吸引和收集空气中的颗粒物。
静电除尘器广泛应用于烟囱、化学工厂和电力厂等环境中,有效地减少了空气中的颗粒物。
2. 数字打印机:现代打印机使用高压静电现象来将墨粉粘附到纸上。
在打印过程中,打印机会通过高压线来激发静电。
在打印头上,带有电荷的墨粉被转移到带电的张纸上,以形成印刷图像。
3. 静电粘附:静电粘附是一种使用高压静电现象的技术,用于将物体粘附到表面上。
例如,汽车制造商可以使用静电粘附来固定部件在汽车车身上,在涂漆过程中,将塑料保护膜粘在金属表面上。
4. 静电除湿机:静电除湿机是一种使用高压静电现象的设备,用于去除湿气和水分。
这种设备利用静电的排斥原理,通过电荷吸引和导致空气中的湿气凝结,达到除湿的目的。
5. 静电喷涂:静电喷涂是一种使用高压静电现象的喷涂技术,用于涂覆物体表面。
这种技术使用带有静电电荷的喷枪,通过静电吸引力将涂料均匀地吸附在物体上,以实现高效的涂装。
高压静电原理

高压静电原理
高压静电原理是指在高压电场下,由于正负电荷的不平衡而产生的电荷积聚现象。
其主要原理包括:
1. 高压电场:通过高压电源产生一个强大的电场,使空间中的电荷分布不均匀。
2. 电荷分离:在高压电场的作用下,电子会被从原子中剥离,形成带负电荷的移动电子和带正电荷的离子。
3. 电荷积聚:在高压电场的作用下,正负电荷会向对方方向移动,逐渐积聚在物体表面。
在物体表面上,会形成一个正电荷区域和一个负电荷区域。
4. 静电放电:当电荷积聚到一定程度时,电荷间的排斥力和空气中的电离效应会导致电荷放电,即电荷从高电位区域流向低电位区域,产生明显的放电现象,如火花或闪电。
高压静电原理在很多领域都具有重要的应用。
例如,在静电喷涂中,利用静电原理使喷涂粉末带上电荷,使其更容易附着在物体表面。
在静电净化器中,通过静电原理吸附空气中的尘埃和微粒,提高室内空气的质量。
此外,高压静电在印刷、静电探测器和静电快门等领域也有广泛应用。
高压电与静电放电

高压电与静电放电高压电和静电放电是电学中重要的现象,在物理学和工程学的研究中具有广泛的应用。
本文将对高压电和静电放电进行深入探讨,包括其基本概念、原理、实验现象和应用领域。
一、高压电的概念与原理高压电是指电压较高的电流,其电压通常大于1000伏。
高压电源用于大型机械设备、电力系统以及实验室等场合,其作用包括能量传输、电磁场产生和电击等。
高压电的产生主要通过电压放大器、变压器等设备实现。
在高压发生器中,通过电压升压装置将输入电压增加到所需的高压水平,形成高压电。
高压电通常具有较高的能量,所以在使用过程中需要注意安全。
二、高压电的实验现象高压电的实验现象主要有电晕放电、击穿放电和辐射放电等。
这些实验现象在物理学和工程技术中起着重要的作用,同时也被应用于气象学、电力工程和医疗设备等领域。
1. 电晕放电电晕放电是指当电场强度达到一定程度时,空气中会发生电离现象,形成电晕。
电晕放电主要包括正电晕和负电晕两种类型。
电晕放电可用于离子发生器、带静电吸附功能的空气净化器等设备。
2. 击穿放电击穿放电是指在电场强度超过空气击穿电压时,电流迅速增大,形成电火花或电弧现象。
击穿放电通常伴随着电弧和声响,产生较高的能量释放。
击穿放电广泛应用于放电灯、电力设备和雷击等领域。
3. 辐射放电辐射放电是指高压电源中,由于电场分布不均匀或电极形状导致局部电场强度过高而产生辐射现象。
辐射放电会产生电磁波、电磁辐射等,对周围环境和设备造成潜在危害。
三、静电放电的概念与原理静电放电是指在物体表面或其周围的环境中,由于电荷分布不均匀或电荷积累过多而导致的电荷释放现象。
静电放电通常伴随着闪光、声响和电流释放。
静电放电的产生主要与摩擦电荷、电荷分离和电容器放电等过程有关。
当两种不同材料摩擦或产生电荷分离时,就会出现静电放电现象。
静电放电不仅在日常生活中常见,如人体静电、电击现象等,还在工业领域中使用静电设备、喷涂等过程中产生。
四、高压电与静电放电的应用领域高压电和静电放电在各个领域得到了广泛的应用,如电力工程、通信技术、材料科学等。
高压静电现象的原理及应用

高压静电现象的原理及应用1. 介绍静电现象是指物体通过摩擦或接触而产生的电荷分离现象。
当物体之间发生摩擦或接触时,其中一个物体会失去电子而带正电荷,而另一个物体则会获得电子而带负电荷。
这种电荷分离导致物体带有电荷,从而产生静电现象。
在高压情况下,静电现象可以表现得更为显著。
2. 高压静电现象的原理高压静电现象的原理基于物质的电性质和电荷的分布。
在高压条件下,物体内部的电荷分布会出现不平衡,即物体表面的电荷密度高于内部。
这种不平衡产生的电场可以导致电荷在物体表面的迁移,从而形成高压静电现象。
3. 高压静电现象的应用3.1 静电除尘高压静电现象被广泛应用于除尘领域。
静电除尘利用高压静电产生的电场吸引空气中的尘埃和颗粒物,使其沉积在导电板上。
这种方法可以有效地清除空气中的颗粒物,并常被用于工业生产过程中的气体净化和颗粒物回收。
3.2 静电喷涂静电喷涂是一种常见的涂装技术,它利用高压静电现象将涂料微粒带电,通过静电作用将其吸附在物体表面。
这种方法可以提高涂料的利用率和均匀度,并减少涂料的浪费。
静电喷涂广泛应用于汽车制造、家具制造和金属涂装等领域。
3.3 静电发电静电发电是一种利用高压静电现象产生电能的方法。
通过将电荷分离的物体与导体连接,电荷将通过导体流动,产生电流。
这种方法常用于实验室中的小型电源、静电发电机和电墙等设备中。
3.4 静电消毒静电消毒是一种利用高压静电现象清除细菌和病毒的方法。
通过给共杀菌物体充电,可以吸引和杀死悬浮在空气中的微生物。
这种方法被广泛应用于医疗卫生、食品加工和空气净化等领域。
3.5 静电除湿静电除湿是一种利用高压静电现象吸附空气中水分的方法。
通过给吸湿材料带电,可以吸引和吸附空气中的水分子,从而降低环境的湿度。
这种方法常用于电子产品制造和湿度敏感的工业环境。
4. 总结高压静电现象是一种基于电荷分离和电场作用的现象。
它在除尘、喷涂、发电、消毒和除湿等领域有着广泛的应用。
通过深入了解高压静电现象的原理,我们可以更好地利用它来解决实际问题,并推动科学技术的发展。
开放实验指导书《高压静电现象观察与探究》

开放实验指导书实验名称:高压静电现象观察与探究通过本实验主要让学生在大学物理所学静电知识基础上,深入分析感应起电和相关静电现象,加深对高压静电问题的理解与认识,通过直观有趣的实验现象,增加学生对自认科学的兴趣,激发学生学习的积极性。
学生在观察实验现象的基础上必须深入思考,对韦氏起电机工作原理、高点静电起电原理、静电现象分析提出自己的简介和想法。
【实验目的】1、观察高压静电现象,了解生活中静电常识;2、进一步了解感应起电原理及其现象;【实验仪器】维氏起电机,高压静电装置,静电跳球,静电摆球,避雷针工作装置,高压带电操作装置等【实验原理】1.维氏起电机工作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1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1(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1(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2)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2(d)。
高压静电发生器原理

高压静电发生器原理
高压静电发生器是一种能够产生高电压的设备,它在实际应用中有着广泛的用途,比如在科研实验、工业生产、医疗设备等领域都有着重要的作用。
那么,高压静电发生器是如何产生高电压的呢?接下来,我们将深入探讨高压静电发生器的原理。
首先,高压静电发生器的核心部件是静电发生器。
静电发生器利用静电感应原理,通过静电摩擦或静电感应使导体带有静电荷。
其中,最常见的静电发生器包括带式静电发生器、摩擦式静电发生器和电感式静电发生器等。
这些静电发生器在工作时,会使导体带上相对高的电荷,从而形成高压静电场。
其次,高压静电发生器的原理是利用静电场的电荷分布不均匀性,通过电场的作用力将电荷分离,从而产生高电压。
在高压静电发生器中,通常会使用电场调制技术,通过电场的调制作用,使电荷得以分离并聚集,从而产生高电压。
同时,高压静电发生器还会配备相应的绝缘材料和导体结构,以确保高电压的稳定输出。
另外,高压静电发生器的原理还涉及到电场放大和电场聚焦等技术。
在高压静电发生器中,通过电场放大技术可以将电场的强度放大,从而实现高电压的输出。
而电场聚焦技术则可以使电场的能量集中,进一步提高电场的强度,以满足实际应用中对高电压的需求。
总的来说,高压静电发生器的原理是利用静电感应原理和电场调制技术,通过电场放大和电场聚焦等技术手段,使电荷得以分离并聚集,从而产生高电压。
在实际应用中,高压静电发生器不仅可以用于产生高电压,还可以用于电场实验、电场测量、电场应用等领域。
因此,对高压静电发生器的原理有着深入的了解,对于提高其性能和应用具有重要意义。
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高压静电现象研究一.实验目的:了解静电产生的机理和静电发电机的工作原理,掌握静电高压的测量方法二.注意事项:高压电有危险,不要用手随意触摸金属电极,即使没有通电也可能被点击,如果需要触摸某金属电机,先用接地导线放电。
三.实验仪器:静电感应起电机(手摇式),范德格拉夫起电机(电动,电机带动皮带致使上端金属球壳带高压静电),高频交流高压发生器(利用高频变压器产生高频高压),万用表(测量时仅用20V或者200V档,接错有危险),高压探棒(1:1000分压,测量时万用表显示乘以1000即为真实测到电压)四.实验原理两种物质发生摩擦时可以使它们都带上电,称为静电。
为什么物体摩擦后带有电荷?这些电荷是从哪里来的?这涉及到物质的内部结构。
一切宏观物体(固体、液体和气体)都是由分子组成的。
分子由更小的原子构成。
原子内部有一个带正电的原子核,周围是一些带负电的电子围绕着原子核运动。
通常,原子核所带的电量和它周围的电子所带的电量总是相等的,原子作为一个整体呈电中性,由电子组成的物体当然也显示出不带电的性质。
但是当两个物体相互摩擦或者接触时,其中一个物体失去一些电子,另一个物体则获得一些电子。
例如用丝绸摩擦玻璃棒时,在一般情况下,玻璃棒就失去一些电子,丝绸则获得一些电子。
这样就破坏了原来两个物体的电中性。
当两个物体分开后,失去电子的物体,其体内的正电荷总数多于负电荷,表现为带正电;而获得电子的物体正相反,体内的负电荷总数多于正电荷,表现为带负电。
所以从物质的电结构来看,无论用摩擦起电,还是用其他方法来使物体带电的过程,斗不过是使物体中原有的正负电荷分离和转移的过程而已。
但是由于物质的种类不同,它们带电的极性和带电量的大小是不同的,而且又和温度、湿度、有无杂质、摩擦力大小、物质的电阻率、泄露电阻等一系列条件有关。
总之静电现象较为复杂,想要考虑的因素很多,必须视具体情况作具体分析。
最简单的静电发电机相当于一只起电盘(见图)。
静电发电机这种起电盘由一个带有绝缘柄H的金属片D和硬橡皮板R组成。
在用皮毛摩擦橡皮板使之带负电荷之后,将金属片D放在橡皮板R上。
由于橡皮板的表面不可能加工得绝对平整,金属片与橡皮板的接触面之间始终存在着一定的空隙。
这时金属片的下表面将感应出正电荷,而上表面则感应出等量的负电荷。
用金属导体将金属片接地,释放掉金属片上的电子,然后去除接地线,同时用绝缘柄将金属片抬离橡皮板,此时金属片上只有正电荷,这些正电荷可以用收集器加以收集。
如果重复上述充电过程,就可以在收集器上获得大量正电荷,产生相当高的电压。
实际的静电发电机,其工作原理有的与上述起电盘完全相同。
在结构上,为了保证能连续重复感应充电过程,原起电盘中带有绝缘手柄的金属片用安装在绝缘轮轮缘上相互绝缘的一组金属片代替。
金属片与橡皮板的相对位置和起电盘中相同。
当某一金属片随绝缘轮的转动而靠近橡皮板时,金属片的下表面和上表面将分别感应出正电荷和负电荷。
用地线移去负电荷,而当该金属片离开橡皮板时断开接地线,则金属片上只带有一定量的正电荷。
这些正电荷可用导线沿同向送到电荷收集器中。
当轮子转动时,轮缘上的每个金属片依次靠近橡皮板,感应充电过程不断重复,电荷连续地被传送到收集器中。
下面介绍两种常见的静电发动机:1、感应起电机如图1所示,感应起电机旋转盘由两块圆形有机玻璃叠在一起组成,中有空隙,每块向外的表面上都贴有铝片,铝片以圆心为中心对称分布。
由于两盘分别与两个受动轮固定,并依靠皮带与驱动轮相连,由于两根皮带中有一根中间有交叉,因此转动驱动轮时两盘转向相反。
如图所示,盘转向为:正面顺时针,反面逆时针。
两盘上各有一过圆心的固定电刷,两电刷呈90度夹角,电刷两端的铜丝与铝片密切接触,这样在盘旋转时铜丝铝片可以摩擦起电。
在图2所示位置有悬空电刷E,悬空电刷与电刷成45°夹角,每个刷的两脚跨过两盘,但并不与两盘接触,脚上装有许多尖细铜丝,铜丝尖端指向圆盘上的铝片。
悬空电刷由金属杆与莱顿瓶相连。
莱顿瓶其实是个电容,用来储电。
如图3所示为莱顿瓶结构,由两层筒状锡箔组成,中间是电介质,上有瓶盖。
悬空电刷上的金属杆插入瓶盖一半,末端由一根较粗铜丝与莱顿瓶内层锡箔筒底相连,这样悬空电刷上所集电荷可以储存在莱顿瓶中。
图3所示放电小球也通过一金属杆与莱顿瓶盖相接,此杆插入瓶盖一半且不与集电叉相触,也不与莱顿瓶中锡箔筒相连,但这样可使其受莱顿瓶内筒电荷感应而带电,可推导出放电小球会被感应出和与其相连的莱顿瓶内筒同电性的电荷。
由于感应起电机在左右各有一莱顿瓶,若两莱顿瓶集聚不同种电荷,则两放电小球上就会被感应出不同种电荷,当两小球靠近时就会因放电而产生电火花。
需要说明的是,此莱顿瓶仅是储电设备,与小球是否放电无关,因为既使将其拆除,转动圆盘时两小球照常放电,只不过电火花很弱,但其频率更高。
这是因为没有莱顿瓶后其电容减小了,可由公式U=Q/C解释:要产生电火花,两小球间电压约为几万伏,当C减小时,悬空电刷仅需要集聚很少电荷就可使电压升高到放电要求,故与原来相比,放电频率会加大。
但是由于小球上每次放电所放出的电量减少了,相应电流也会减小,因而电火花很小。
当顺时针摇动转轮上的摇柄时,分开的两个小球之间会有电火花产生,同时会听到噼里啪啦的放电声。
这就是感应起电机的放电现象。
这样的现象是如何产生的呢?下面我们就介绍一下它的原理。
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。
如图:(s 1’)S 1(s 2’) S 1(s 1’) 转过90° S 1(s 2’) 转过45° (s 2’) ===> ===> S 2 S 1 S 2(s 2’) S 2 (s 1’) (1) (2) (3) 转过45°S 2(s 2’) 转过45° S 2 ===> ===> (s 2’) (s 1’)S 1(s 1’) (4) (5)转过45° S 2 (s 1’) 转过45° (s 1’)===> ===> S 1 S 2 S 2S 1(s 2’)(6) (7)当圆盘转过90°时,S1与反面电刷B ˊ相对,此时S2ˊ、S1ˊ分别与S1、S2相对。
假设Q1>Q2,由于S1ˊ与S2ˊ之间有电刷连接,会引起自由电子移动,使得S1ˊ带正电荷,S2ˊ带负电荷。
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。
当圆盘再转过45°即S1转到与正面电刷B 相对应时, S1与S1ˊ相对,S2与S2ˊ相对,刚经过放电的S1与S2恰好不再带有电荷。
S2ˊ带负电使得S2感应带正电,又由于与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,S1ˊ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4)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。
圆盘再转过45°时,S1ˊ与S2ˊ恰好分别转到悬空电刷E2ˊ与E1ˊ处。
带正电的S1ˊ在E2ˊ处放电后不再带电,E2ˊ上的负电荷被中和使E2ˊ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S2ˊ在E1ˊ处放电后也不再带电,且E1ˊ上的正电荷被中和使E1ˊ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。
如果圆盘又转过45°,S1又与S2ˊ相遇,S2与S1ˊ相遇,且此时S1﹑S2与反面电刷Bˊ相对,S1ˊ﹑S2ˊ分别在E2、E1处放电后不再带电。
此时的电荷变化与过程(4)相似, 因此与S1相对的S2ˊ带正电荷, 与S2相对的S1ˊ带负电荷。
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。
之后转动摇柄,电荷的变化情况将重复过程(3)~(7),由于两盘的逆向旋转,转至与电极相接的悬空电刷E2、E2ˊ处的金属片将全部带正电,转至与电极相接的悬空电刷E1、E1ˊ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。
2范德格拉夫静电起电机静电起电机最常用的一种是1931年由范德格拉夫(R.J.Van de Graaff,1901-1967)研制出来的,故亦称范德格拉夫静电起电机。
图5是静电起电机的工作原理图。
图中金属球壳A 是起电机的高压电极,它由绝缘支柱C支撑着。
球壳内和绝缘支柱底部装有一对转轴D和D`,转轴上装有传送电荷的输电带(绝缘带B),并由电动机驱使它们转动。
在输电带附近装有一排针尖E(叫喷电针尖),而针尖与直流高压电源的正极相接,且相对地面的电压高达几万伏,故而在喷电针尖E附近电场很强,使气体发生电离,产生尖端放电现象。
在强电场的作用下,带正电的电荷从喷电针尖飞向输电带B,并附着在输电带上随输电带一起向上运动。
当输电带B上的正电荷进入金属球壳A时,遇到一排与金属球壳相连的针尖F(叫刮电针尖),因静电感应使刮电针尖F带负电,同时使球壳A带正电并分布在球壳的外表面上。
由于针尖F附近电场很强,产生尖端放电使刮电针尖上的负电荷与输电带上的正电荷中和,从而使输电带B恢复到不带电的状态而向下运动。
就这样,随着输电带的不断运转,金属球壳外表面所积累的正电荷越来越多,其对敌的电压也就越来越高,成为高压正电极。
同样道理,如果喷电针尖E与直流高压电源的负极相接,则将使金属球壳成为高压负电极。