王俊博

知識(shí)與技能：讓學(xué)生學(xué)會(huì)正確使用物理儀器做靜電實(shí)驗(yàn);了解靜電實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵和一般注意事項(xiàng);掌握靜電實(shí)驗(yàn)中主要儀器的構(gòu)造及使用方法。

過(guò)程與方法：通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究與分析比較，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力，使學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的科學(xué)方法。

情感態(tài)度價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)重點(diǎn) 靜電實(shí)驗(yàn)的基本技術(shù)。

教學(xué)難點(diǎn) 做好靜電實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。

實(shí)驗(yàn)儀器

2304箔片驗(yàn)電器、靜電計(jì)、J2309平行板電容器、驗(yàn)電羽、尖型布電器、韋氏感應(yīng)起電機(jī)、各種導(dǎo)體和絕緣體。

實(shí)驗(yàn)原理與步驟

（一）摩擦帶電

兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)互相接觸時(shí)，由于兩物質(zhì)原子核外電子分布的不同，兩者之間就存在著一個(gè)電位差，使電子從一物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一物質(zhì)。兩物體互相摩擦，也可以使兩者帶電，摩擦的作用使兩物體互相的接觸點(diǎn)增多，接觸更緊密，從而增加電子轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)。加之由于物體互相摩擦，溫度升高，加速了電子的轉(zhuǎn)移。所以，常用兩種不同的物體相摩擦而帶電。

用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)電荷，將包裹著玻璃棒的絲綢緊緊地握在手中，迅速抽出玻璃棒，然后把玻璃棒在驗(yàn)電器的金屬導(dǎo)棒上來(lái)回摩擦幾次。摩擦的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)手中的玻璃棒，此時(shí)可以觀察到驗(yàn)電器的金屬箔片張開。

可以用氖管的起輝區(qū)域不同來(lái)檢驗(yàn)帶電體的帶電性質(zhì)。手持氖管的一端靠近帶電體，如果氖管起輝出現(xiàn)在靠近帶電體一端，說(shuō)明物體帶負(fù)電;如果氖管起輝出現(xiàn)在遠(yuǎn)離帶電體一端（靠近手握的一端），物體帶正電。這是因?yàn)槭殖帜使芤欢讼喈?dāng)于零電位，氖管輝光放電的陽(yáng)極光層總是發(fā)生在低電位處。故可由氖管起輝的區(qū)域不同，判斷物體帶電的性質(zhì)。

（二）使驗(yàn)電器帶電的兩種基本方法

1.接觸帶電：將一個(gè)帶電導(dǎo)體與驗(yàn)電器導(dǎo)棒接觸箔片隨之張開。

2.感應(yīng)帶電：把帶正電的玻璃棒移近驗(yàn)電器頂端的金屬球，金屬球就感應(yīng)獲得負(fù)電，而遠(yuǎn)端箔片上就獲得正電。

（三）靜電起動(dòng)機(jī)

靜電實(shí)驗(yàn)中如需獲得較高的電壓或較多的電量，需要用到靜電起動(dòng)機(jī)。

1.用韋氏感應(yīng)起電機(jī)演示尖端放電現(xiàn)象

孤立導(dǎo)體的電荷分布由自身的形狀及帶電量決定。一般認(rèn)為，在孤立導(dǎo)體表面向外突出處的電荷較密，平坦處的電荷較疏，內(nèi)凹面處的電荷最疏。導(dǎo)體尖端上電荷特別密集，該處的空氣可能被電離成導(dǎo)體而出現(xiàn)尖端放電現(xiàn)象。

將兩個(gè)尖型布電器用絕緣導(dǎo)線分別與韋氏起電機(jī)的兩個(gè)金屬桿連接起來(lái)。把兩個(gè)尖型布電器的尖端互相靠近，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄時(shí)可以觀察到兩尖端之間出現(xiàn)強(qiáng)烈的火花放電現(xiàn)象。

2.檢驗(yàn)韋氏起電機(jī)兩電極所帶電荷性質(zhì)

起電機(jī)能正常放電后，暫停搖動(dòng)，充分放電。斷開起電機(jī)上兩個(gè)接線柱之間的連接片，然后將兩放電球之間的距離調(diào)整到1厘米左右。慢速搖動(dòng)起電機(jī)，使發(fā)生火花并放電。注意觀察，發(fā)射火花的球?yàn)檎姌O，另一球?yàn)樨?fù)電極。

（四）平行板電容器的實(shí)驗(yàn)

將平行板電容器的一個(gè)極板與靜電計(jì)相連，再將另一圓板與靜電計(jì)外殼相連并接地，使其兩板靠近。

1.平行板電容所帶電量與兩板間的電勢(shì)差的關(guān)系

用感應(yīng)起電機(jī)給與靜電計(jì)連接的金屬板充電，靜電計(jì)張開一定的角度。保持兩板的距離不變，加快感應(yīng)起電機(jī)的轉(zhuǎn)速，靜電計(jì)的張角逐漸增大。由此說(shuō)明，所帶電量越多，電勢(shì)差越大。

2.平行板電容器的電容與兩板間距離的關(guān)系

調(diào)節(jié)兩個(gè)金屬平行圓板的相對(duì)位置，使其相距15～20毫米，給金屬圓板充電并記錄靜電計(jì)指針的位置，然后將兩板盡可能靠近（不要接觸）?？梢杂^察到靜電計(jì)指針張開的角度隨兩板距離的縮小而減小。再將兩板逐漸移開，則靜電計(jì)指針角度又隨兩板間距的變大而增大。

3.平行板電容器的電容與兩板的相對(duì)有效面積的關(guān)系

保持圓板所帶電量和兩板間距不變，把其中一塊圓板的底座推開，這時(shí)靜電計(jì)的張角隨兩板間的相對(duì)面積的減小而增大。說(shuō)明平行板電容器兩板間相對(duì)的有效面積越大，電容也越大。

4.平行板電容器的電容與電介質(zhì)的關(guān)系

保持圓板所帶電量和兩板間距不變，在兩板間插入或抽出不同電介質(zhì)，可以觀察到靜電計(jì)指針的角度會(huì)變化。這說(shuō)明平板電容器的電容與兩板間的電介質(zhì)有關(guān)系。

問(wèn)題與討論

1.摩擦起電的本質(zhì)是什么？在摩擦的過(guò)程中為什么不將兩物體（如絲綢與玻璃棒）來(lái)回摩擦？

2.導(dǎo)體與絕緣體各自起電后，分別用接觸的方法使另一物體帶電，具體應(yīng)該怎么做？導(dǎo)體與絕緣體起電后所帶電荷有什么不同？

3.演示電容器電容量與哪些因素有關(guān)，如何確定電容值的變化，靜電計(jì)指針表示什么物理量？

4.靜電計(jì)與驗(yàn)電器有什么區(qū)別？

作者單位? 陜西省西安市東元路學(xué)校