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范式起電機簡介

范式起電機，即范德格拉夫起電機（Van de Graaff generator），又稱范德格拉夫加速元件，是一種用來產生靜電高壓的裝置。該裝置于1929年由荷蘭裔美國物理學家羅伯特·杰米森·范德格拉夫發(fā)明。范德格拉夫起電機通過傳送帶將產生的靜電荷傳送到中空的金屬球表面。范德格拉夫起電機非常易于獲得非常高的電壓，現代的范德格拉夫起電機電勢可達500萬伏特。

范式起電機的【實驗現象】

1.使頭發(fā)豎立：由于人身導電，所以當起電機啟動時，電荷便傳到身上。因為頭發(fā)上的電荷互相排斥，頭發(fā)便豎立起來。（圖片腦補）

2.吸引發(fā)泡膠球：當發(fā)泡膠球移近起電機的球形罩時，發(fā)泡膠球中分子內的電荷分布將發(fā)生變化。在分子內，正負兩極的電荷被輕微地分離，產生所謂極化的現象。此時球形罩上的電荷與分子內相反的電荷產生微小的吸力，從而吸引整個發(fā)泡膠球。

3.排斥紙屑。

此外，該實驗能產生高電壓，但能量小，不會對人體產生傷害，當然自己也可以采用一些安全措施，這個實驗還是挺有趣的。

范式起電機的起電原理

火花放電原理

起電機金屬球相當于一個電容器，這個電容器可視為兩個同心球殼構成，一個球殼半徑是R ；另一個球殼半徑為無窮大，兩球殼組成的電容器容量是C=4πε0R。集電梳作用就是給這個電容器不斷充電。大球帶上足夠的負電荷后，將小球靠近大球，可看到明亮的電火花同時聽到爆鳴聲，即發(fā)生了“火花放電”。火花放電時碰撞電離并不是發(fā)生在兩個電極之間的整個區(qū)域，而是發(fā)生在狹窄曲折的閃光通道中。空氣擊穿后突然由絕緣體變?yōu)閷w，兩個電極上的電荷很快中和，因此放電之后兩極間的電壓迅速降低，火花放電很快停止。需要等待起電機繼續(xù)起電，當兩極間的電壓又升到一定數值方能再次看到火花放電，所以火花放電是間斷發(fā)生的。

范式起電機——故障排除方法介紹

起電機正常工作但起電量較小

這也是經常發(fā)生的故障，造成故障的原因可能來自幾個方面。一是自激梳的位置發(fā)生偏移。由前文分析可知，集電梳就是一排整齊的金屬尖針，而金屬尖針緊密連續(xù)的排列就等同于金屬刀片。電荷自激原理告訴我們，集電梳可以實現下滾輪的正電荷通過尖面放電原理產生的負電荷，且附著于傳送帶而上行。因此自激梳如果出現偏移就不能很好地發(fā)揮電荷自激裝置的作用，起電機只能產生微弱的靜電荷。可以仔細地調整自激梳到“合適位置”----使得自激梳盡量靠近傳送帶但不要碰觸傳送帶；二是集電梳的位置發(fā)生偏移。集電梳如果與傳送帶距離太大即不能很好地收集靜電荷；集電梳如果與傳送帶的距離過近則容易劃傷傳送帶，也不能正常地收集靜電荷。可以通過反復仔細的調節(jié)集電梳的左右兩側螺母使其到達合適位置，這里的“合適位置”與自激梳的要求相同；三是前面說到的潮濕問題以及儀器不清潔問題也是造成起電機電荷量小的原因。