[发明专利]一种模拟静电荷集聚和消散过程的实验系统及实验方法

权利要求书

1.一种模拟静电荷集聚和消散过程的实验系统，其特征在于，包括直流高压可调电源、充电开关、充电电阻、放电开关、放电电阻、充放电电容、驱动装置、放电头和回路参考点，其中直流高压可调电源、充电开关、充电电阻与充放电电容构成充电回路，且充放电电容、放电电阻、放电开关、放电头和回路参考点构成放电回路，所述充放电电容的两块金属板上分别附着不同介质层，且驱动装置用于实现两块金属板之间的相对运动，由此实现介质层之间的摩擦。

2.根据权利要求1所述的一种模拟静电荷集聚和消散过程的实验系统，其特征在于，所述充放电电容的两块金属板呈上下分布，且下层金属板水平固定布置，所述驱动装置包括驱动电机和传动组件，所述驱动电机通过传动组件带动上层金属板相对于下层金属板的水平转动。

3.根据权利要求2所述的一种模拟静电荷集聚和消散过程的实验系统，其特征在于，所述传动组件包括贯穿上层金属板的转轴，且转轴与上层金属板之间传动连接，通过驱动电机实现转轴的旋转驱动，由此带动上层金属板相对于下层金属板的水平转动。

4.根据权利要求3所述的一种模拟静电荷集聚和消散过程的实验系统，其特征在于，所述上层金属板上设有配重砝码。

5.根据权利要求1所述的一种模拟静电荷集聚和消散过程的实验系统，其特征在于，所述放电开关为双刀放电开关。

6.根据权利要求1所述的一种模拟静电荷集聚和消散过程的实验系统，其特征在于，所述介质层通过粘黏的方式附着在相应的金属板上。

7.一种模拟静电荷集聚和消散过程的实验方法，其特征在于，基于如权利要求1所述的实验系统实现，具体包括以下过程：

（一）消散过程：

A1：将放电头与靶、靶适配器、测量设备相连；

A2：断开放电开关，闭合充电开关；

A3：打开直流高压可调电源，对充放电电容进行充电，充电结束后关闭直流高压可调电源并断开充电开关；

A4：静置一段时间t_n后，闭合放电开关，通过靶适配器捕捉放电电流并得到静电压；

A5：重复步骤A2至A4，每次静置不同时间t_n（n=1、2、3……），由此得到静电压随静置时间变化的曲线；

（二）集聚过程：

B1：将放电头与靶、靶适配器、测量设备相连；

B2：断开放电开关和充电开关；

B3：开启驱动装置，使介质层之间产生摩擦，加速静电荷产生和集聚的过程；

B4；摩擦一段时间T_n后，停止驱动装置，同时闭合放电开关，通过靶适配器测量放电电流并推导得出静电压；

B5：重复步骤B2至B4，每次摩擦不同时间T_n（n=1、2、3……）后，得到静电压随摩擦时间变化的曲线；

（三）集聚-消散过程：

C1：将放电头与靶、靶适配器、测量设备相连；

C2：断开放电开关和充电开关；

C3：开启驱动装置，使介质层之间产生摩擦，加速静电荷产生和集聚的过程；

C4；摩擦一段时间T后，停止驱动装置；

C5：静置一段时间t后，闭合放电开关，通过靶适配器捕捉放电电流并得到静电压；

C6：重复步骤C2至C5，根据实验计划，确定转动时间T和静置时间t的组合，模拟预设场景静电放电的全过程。