中學靜電實驗應注意的問題

　　中學靜電實驗中使用的靜電儀器，一般是在高電壓（10⁴伏數量級）、微電量（10^－8庫數量級）的狀況下工作。中學靜電實驗中最常使用的高壓靜電源──感應起電機，以24釐米（起電圓盤直徑）J－DJI型為例，在溫度不超過40℃、相對濕度小於80％的條件下，靜電感應電壓可達4∼6萬伏，而電量只有6∼10微庫。用玻璃棒、橡膠棒分別與絲綢和毛皮摩擦也可以產生上千伏的電壓，其電量的庫侖數隻在10^－9∼10^－7數量級。靜電實驗只能在一定的條件下才能成功，其成敗的關鍵在於“絕緣”、“環境”、“實驗方法”三個方面。疏忽了其中一條，實驗也要失敗。

　　絕緣 

　　靜電實驗的首要問題是絕緣材料的選擇。絕緣材料不僅要有較高的絕緣電阻，還要考慮它的化學穩定性、吸濕性、與灰塵油污的粘附力、機械強度等。目前最理想的絕緣材料是有機玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）。它的主要性能是加熱收縮率1．2∼1．8％；吸水率0．3∼0．4％；硬度200∼240牛／釐米²；耐電壓每毫米厚耐電壓2萬伏以上；表面比電阻大於10¹⁴歐。靜電儀器各絕緣部分應儘量用有機玻璃。實驗中在實驗台上鋪一塊清潔的有機玻璃，也可大大提高實驗成功率。硬橡膠、玻璃等表面對水的親和力較強，就很難在任何環境保持良好的絕緣性能。此外，儀器表面的灰塵，纖維物以及汗漬等都可能造成表面電荷直接從此通過而漏電。因此，儀器各帶電導體的表面要光潔圓滑，避免有尖銳棱角或尖端，以及防止長期擱置和保養不好造成金屬表面�袘k和鍍層脫落。

　　環境
　

　　中學靜電實驗，均在教室和實驗室中進行。由於靜電實驗本身的特點，所以環境──特別是環境的溫度也就成為進行靜電實驗的重要條件。水分子（以及空氣中由於宇宙射線、紫外線等產生的若干離子）附著在絕緣物表面上，會使絕緣性能大大降低，形成帶電體在空氣中自然漏電，而這種現象對某些親水性物質尤為明顯。如玻璃從相對濕度50％的環境移到相對濕度80％的環境中，其表面比是電阻下降為原來的1／7500。

　　另外，在通常情況下，濕度與溫度有聯繫：氣溫越高，蒸發越多，空氣中的飽和水汽密度越大，這也是我們常常發現靜電實驗在冬季較夏季效果為好的原因之一。許多人還有這樣的經驗，在預備室中準備實驗時效果很好，但儀器在教室放置相當時間後效果就不好了，這是因為坐滿學生的教室如果沒有良好的通風，室內相對濕度較高。

　　實驗裝置應與起電機、感應圈等高壓電源儘量遠離，因為這些高壓電源在放電過程中，使空氣電離加劇，造成過量電子或離子飛向帶電體，導致儀器嚴重漏電，影響實驗正常進行。此外，冬季室內有火爐或剛剛進行過有火焰的其他實驗時，要及時通風排氣，因為燃燒會使空氣電離和產生大量塵埃。

　　實驗方法
　

　　選擇好的實驗方法對靜電實驗也極為重要，例如，摩擦起電，首先要保持起電物的乾燥、清潔和光滑；第二，在摩擦過程中，要壓緊並儘量使各部分受力均勻（增大接觸面積），最後抽出棒時，要迅速並稍微相對轉動一下；第三，為把起電棒上的電荷儘量多地傳遞到其他物體，如驗電器上，必須讓起電棒從後向前緩緩推移並同時轉動。再如，帶電體的連接，不要採用普通的塑膠線、紗包或絲包線，儘量用有絕緣手柄的連接杆或放電叉，也可用漆包線，裸銅線或金屬鏈條等懸空連接，要注意防止尖端和附著的塵埃、纖維等造成的放電。做靜電實驗時，要注意身體不要與儀器靠得太近或對著儀器呼吸。

《教學參考資料》初中物理第二冊