[其他]带绝缘柄的摩擦带电棒

说明书

本实用新型涉及一种改进的摩擦带电棒，是一种静电学教学仪器，适合于初中、高中的物理教学，也适合于大学普通物理教学，作为静电教学中的一种演示实验仪器。

用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷。这里玻璃棒和硬橡胶棒称为摩擦带电棒，与之摩擦的丝绸和毛皮称为摩擦附件，摩擦带电棒是否带电，可用验电器检验。若摩擦带电棒带有电荷，它触碰验电器上的金属球，指针就会张开，张开角度越大，说明它带电越多。

现有的摩擦带电棒，是整根的玻璃棒或整根的硬橡胶棒，用它们做摩擦带电实验，很难使实验成功，验电器指针难张开，即使预先把摩擦带电棒和摩擦附件，用红外线灯烘热，实验效果仍很差；不能保证实验次次成功。即使成功，指针张开角度也很小，而且实验者的动作要快，从摩擦带电到验电器检验，这段时间一般不超过一秒，否则所带电荷将泄漏掉。

本实用新型的任务，是要提供一种改进的摩擦带电棒。它有三个方面的特点：一是摩擦带电极容易，效果明显。开始做实验，摩擦3至5次，便可使验电器（双薄膜）指针张开大于60度角。以后继续做实验，摩擦次数仅1至2次便可。二是摩擦带电后，电荷在棒上保留的时间大于300秒。三，本实用新型的摩擦带电棒，不限于玻璃、硬橡胶作材料。可用金属或其它材料做成。这有利于学生对摩擦带电的认识，在深度和广度上都有提高。

摩擦带电演示实验：实验者右手握摩擦带电棒，左手拿摩擦附件，两物接触，反复摩擦而带电。理论解释是：因两物内部都存在着带负电的电子，和带正电的原子核。原来两物各属电中性，且各存在自由电子，而数目多少因材料不同而异。在一般情况下，因势垒作用，自由电子到达材料表面后，几乎无法越出表面。故各自保持电中性。一但两物摩擦而温度升高使一些自由电子动能增加，从而有可能逸出原来物体的表面，转移到另一物体上，其中失去电子的带正电，得到电子的带负电，这就是摩擦带电的机理。

按理，应该任何物体间的摩擦带电都是存在的，为何现有的摩擦带电实验却这么难演示成功？原来，摩擦带电，所带电量少，电压高极易漏电。本实验漏电途径主要有三：一是摩擦棒、摩擦附件，如果没有很好绝缘，则摩擦产生的电荷，将通过人体漏入大地。二是经摩擦带电，摩擦带电棒和摩擦附件，各带等量异种电荷，它们之间继续接触或靠近，会互相中和。三是摩擦带电棒和摩擦附件之间，若存在灰尘等细小物体，它们带上电荷后，在两者之间来回跳跃，把两者的电荷渐渐中和掉。

本实用新型的任务是以如下方式完成的：在摩擦带电棒的一端，装上绝缘柄：摩擦附件的一面，衬垫一块绝缘膜，并且摩擦带电棒和摩擦附件间，要保持干净、不沾灰尘，再适当选择摩擦带电棒和摩擦附件的材料配对、配对原则是，两者至少有一项是静电高压下，仍是绝缘性能良好的材料。这就使摩    擦带电后两者接触处的电荷才有可能中和。没有接触的地方，其电荷不能移动而不会中和。这样就易于实现摩擦带电，且不会因漏电而使实验失败。

摩擦带电棒的绝缘柄，可用有机玻璃做成，也可以用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等塑料做成，总之电阻率大于10的14次方欧姆·厘米的材料都可以。

摩擦附件的绝缘膜，可用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等塑料薄膜做成，当然也不限于薄膜，如以聚乙烯塑料柄毛刷作为摩擦附件，其起绝缘衬垫作用的就不是薄膜，而是柄。

本实用新型使用方便，结构简单，成本低，效果显著。

以下结合附图作进一步详细描述。

一个由摩擦带电棒〔1〕，在其一端固紧绝缘柄〔2〕，摩擦附件〔3〕下面衬垫一层绝缘衬垫〔4〕这就组成了本实用新型的实施例。

实验时，右手握绝缘柄〔2〕，左手托绝缘衬垫〔4〕，让摩擦附件〔3〕向上，令摩擦带电棒〔1〕接触摩擦附件〔3〕，使其包住摩擦带电棒〔1〕而来回摩擦，则极易产生摩擦带电。

摩擦带电棒〔1〕和摩擦附件〔3〕，两者至少有一项用绝缘性能良好的材料做成，如有机玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。另一项的材料则既可以用绝缘性能良好的材料，也可以用静电高压下具有导电性的材料做成，如丝绸、棉布、纸、毛皮、皮革、竹、木、玻璃、金属等。

绝缘柄〔2〕和绝缘衬垫〔4〕，要用电阻率大于10的14次方欧姆·厘米的材料做成。如有机玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。

摩擦带电棒〔1〕，如果用绝缘性能良好的材料做成，则它可同时兼起绝缘柄〔2〕的作用。

摩擦附件〔3〕，如果用绝缘性能良好的材料做成，则它可同时兼起绝缘衬垫〔4〕的作用。