[其他]静电场力做功演示器

说明书

一种用于直观显示静电场力做功概念的静电场力做功演示器。

高中物理课本电学篇第一章静电学中，有静电场力做功一节，按照课本内容，在讲解这节时教师通常是在黑板上画好示意图：两块各自带正负电荷的金属板，板间存在一匀强电场，将一试验电荷放在电场中，那电场力将对电荷做功，使电荷产生运动，同时，静电场能量亦将相应减小。但这个概念对高一学生而言是过于抽象一点，不易被理解。如何加深学生对此反映电场本质概念的理解关系到以后对电磁学的进一步学习。

本发明的目的就在于提出一种形象、直观地反映静电场力做功概念的教具，通过这一教具的使用，能使学生加深对静电场本质的认识。

下面对照附图1来具体说明本实用新型的        工作原理和构成。附图1为该演示器剖面图，图中，〔1〕为外罩，〔2〕、〔3〕为上、下电极板，〔4〕为试验球，〔5〕、〔6〕为上、下引线，〔7〕为单向阀，〔8〕、〔9〕为上、下绝缘柄。

上、下电极板〔2〕、〔3〕采用各种导电率高的金属制成，为增加强度和安装方便，亦可采用在绝缘板表面粘贴金属片或蒸镀金属膜的方法制成。上、下引线〔5〕、〔6〕分别与上、下电极板上的金属部分相连接；上、下绝缘柄〔8〕、〔9〕在演示时用于固定整个演示器，它采用诸如塑料、胶木、有机玻璃等绝缘物制成，通过粘合或其它方式固定在上、下电极板上，亦可固定在外罩〔1〕上；外罩〔1〕采用绝缘性能良好的物质制成，呈管状，表面带有纵贯上、下的垂直透明部分，亦可使外罩全部用透明塑料或有机玻璃制成，上、下电极板分别平行安装在该外罩的上、下端部内侧，上、下绝缘柄向外，金属面相对，该外罩有三个功能：（1）    定位上、下电极板，（2）    维持试验球正常运动轨迹，（3）    使试验球运动免受外界气流动的影响，上、下电极板的间距取决于外接起电机的能量大小，外接起电机能量越大，则两板间距可以越大。外罩内部的试验球采用轻质绝缘物制成，比如泡沫塑料、纸等。

该演示器还要外加起电器才能工作。附图2为演示器工作时系统连接图，将演示器固定在支架A、B上，上、下引线〔5〕、〔6〕分别接到预先充足了电的起电器C的正、负极上，这时起电器电容中的电荷便通过导线传至上、下电极板上，从而在外罩内形成一匀强电场。此时停在下电极板〔3〕上的试验球〔4〕便带上负电，它在电场力作用下飞向上电极板〔2〕，一接触〔2〕后其上电荷马上被中和并带上负电，由于重力场及电场的双重作用，它又飞回下电极板，如此反复数次，直至原来起电器中所贮存能量等于电场力对该小试验球所做的功（克服空气阻力和球自身弹性形变做功），这过程才告终止。为了增加试验球上、下振动次数，可在外罩上加接单向阀〔7〕，并使上、下电极板与外罩严密吻合，即：使电极板形状与外罩截面形状相同，使试验球所处空间为密封空间，通过单向阀抽气，使外罩内空气密度减小，这样演示效果会更佳。

下面给出一实施例。

外罩〔1〕采用透明有机玻璃管制成，直径为130mm，长为250mm，两电极板采用圆形有机玻璃板表面粘贴金属片方法制成，它们相距    160mm相对水平粘合在外罩内侧，两根有机玻璃棒分别粘接在上、下电极板的有机玻璃基片上，上、下两引线一端分别穿过电极基板与金属片表面相连，另一端连接起电器，（起电器采用J－DJE型起电器），这样，外罩内用薄纸制成的试验球可在电极板间上、下振动三次以上。

本演示器形象、直观地显示了静电场有做功本领的概念，它将抽象概念形象化、具体化，有助于学生对电场本质的认识。