静电植绒演示的仪制作和研究.doc

静电植绒演示的仪制作和研究一、 摘要：新课标高中物理教材简单提及静电植绒是静电场的一种应用，没有具体解释。中学教学中学生在接触这一词汇时感到生硬，无法建立客观的形象思维，也无法理解静电是如何植绒的。为使学生真正理解静电的应用，掌握静电植绒的原理，特设计并制作静电植绒演示仪，将其应用于中学教学。关键字：静电植绒 演示实验二、 原理：1. 概念：利用高压静电电场的静电感应原理，将绒毛植到各种物体表面的方法叫静电植绒。2. 基本原理：图一如图一所示A、B两个平行板电极，分别接在静电起电机的两个电极上，在下极板上放置轻小物体1，手摇起电机，使两极板分别带上异种电荷，在空间形成匀强电场。现假设上极板带正电，下极板带负电。若轻小物体是电介质，则在电场中被极化，在接近上极板的一端出现负电荷，远离上极板的一端出现正电荷，如同一个偶极子，它在电场中受到力矩作用后直立起来，如图一中2所示，此时，由于下端电荷与下极板接触中和，而失去与下极板的吸引力，这样物体就受到上极板电荷的吸引而飞向上极板。当小物体是导体时，则带上与下极板同种电荷，物体受到上极板的吸引和下极板的排斥就会向上飞跃。生产工艺中的静电植绒流程大致如下：图二在一个电磁振动台上放着准备好的需要植绒的绒絮，这些绒絮都是经过特殊处理的，具有较强的导电性。纺织品经过涂液工序之后进入植绒工序，沿着上极板经过，此过程中绒絮由于振动台的振动和电场的双重作用飞向上极板，粘着在纺织品涂有粘液的部位，出了极板之后再经过一定的加工最后形成各种带有植绒图案的成品。三、 设计和制作：1. 材料选取：有机玻璃板（厚4mm）、铁板、接线柱、固定螺丝2. 设计方案：上下两个玻璃板大小：248mm168mm左右两个玻璃板大小：168mm120mm前后两块玻璃板大小：160mm120mm两铁板大小：240mm160mm有机玻璃用氯仿粘接牢固，铁质电极板用接线柱和螺丝固定在上下两个玻璃板上，固定时要尽量使螺母不要高出电极板太多，以防止尖端放电的发生，过多的部分可用砂轮打磨掉。制作实物效果图：四、 实验过程及效果：为了能使课堂演示实验明显，实验时尝试使用多种物质作为轻小体，最后从中选择实验最为明显且易清洁的作为演示实验的最佳实验品。分别以纸灰、纸屑、腈纶丝线、红绸布细屑、绒布细屑、小棉团等物质作模拟植绒。当用纸灰揉碎之后放入演示仪中实验时现象最为明显。接好线之后稍稍摇动静电起电机，绝大部分小纸灰就在仪器中以很快的速度上下跳跃，当将两极板电荷放掉之后，上极板纸灰全部掉下。其实验实物效果图如下图1，但是纸灰有个缺点，实验之后整个仪器会弄得很脏，且不方便清理。用纸屑做实验时，试用了多种纸制品，效果不一。用一般的彩色绘图纸撕碎的小纸片做实验效果不太明显，只有一部分纸片能够上下飞动，用手巾纸剪成尖状小纸屑，实验时有一半的纸屑在仪器中出现跳跃的现象，而有一部分则只是直立起来，没有上下跳动。用纸质更为轻便的复写纸撕碎成小片状，实验效果要优于前两种纸。实验中纸的形状和大小是考虑的因素，纸屑太过尖锐，当直立起来之后，上极板和纸屑尖端之间容易发生放电现象；纸屑过大，不易极化，所受电场作用较弱，现象也不明显。其实验效果图如下图2.用腈纶丝线做实验，丝线纹丝不动。红绸布细屑实验时，由于绸布被剪成絮状，放入仪器时成堆的居于中部，实验中絮状物都先直立起来，然后靠在一起，虽然有些绒絮能够上下跳跃但是仍然不能达到很好的效果。绒布细屑出现类似的现象。小棉团的实验效果也不甚理想。五、 结论：作为演示静电植绒原理的演示仪器，能够突出其原理和过程才是最终目的。从所做实验的物质中来看，既要求实验现象明显直观，又清洁易处理的最理想物质应选择复写纸。在高中物理阶段，静电学是一个较为困难，较为抽象的知识点，在