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        范氏起電機(jī)的膠帶為何不轉(zhuǎn)

        2010-01-26 02:19:52何永健
        物理通報(bào) 2010年7期
        關(guān)鍵詞:集電轉(zhuǎn)軸膠帶

        何永健

        (永昌縣第一高級(jí)中學(xué) 甘肅 永昌 737200)

        VG-180A型范氏起電機(jī),是根據(jù)范得格拉夫的起電原理而設(shè)計(jì)的一種能發(fā)生很高電壓和較強(qiáng)電場(chǎng)的新型起電機(jī),如圖1所示.由于它結(jié)構(gòu)新穎、操作方便,起電速度快,實(shí)驗(yàn)效果好,起電電壓高達(dá)180 kV,最高可達(dá)250 kV,能做靜電吸引和排斥、火花放電、演示電場(chǎng)線方向、靜電除塵等多個(gè)靜電實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí),電極球上所帶電荷較多,與其他導(dǎo)體的靜電感應(yīng)作用效果明顯直觀,使用安全,在大學(xué)、中學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中用途極廣,很受廣大師生的歡迎.但它價(jià)格高昂,配套部件要求嚴(yán)格,很難用其他配件代替,現(xiàn)在很多教儀廠家提供的物理教儀目次中,已很少看到這種儀器了.以前,有些學(xué)校存留的舊儀器,就顯得彌足珍貴.如何使它繼續(xù)為物理教學(xué)更好地發(fā)揮作用,合理維修就成為一個(gè)值得探討的問題.筆者就遇到起電機(jī)膠帶不轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)致無法起電的難題.

        圖1

        仔細(xì)研究起電機(jī)的組成結(jié)構(gòu),電極球被高絕緣的有機(jī)玻璃筒所支承,上下有兩個(gè)輥.下輥與電機(jī)直連,通過膠帶帶動(dòng)上輥,上下輥都是由高級(jí)絕緣的合成樹脂制成,橡膠帶由特殊合成橡膠制成,如圖2所示.起電時(shí),上輥與膠帶摩擦而產(chǎn)生的負(fù)電荷,被上輥旁的集電梳所收集,在電極球上蓄積起很高的電勢(shì).同時(shí),膠帶與上輥摩擦而產(chǎn)生的正電荷,由膠帶送到下輥,被下輥旁的集電梳收集入地.而下輥產(chǎn)生的負(fù)電荷,由膠帶送到上輥,被集電梳收集.

        圖2

        起電機(jī)膠帶的轉(zhuǎn)動(dòng)主要是靠與電機(jī)相連的下輥的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)的,下輥的轉(zhuǎn)軸又與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸緊緊地套在一塊圓柱形的特制厚膠套中. 當(dāng)電機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓柱形的厚膠套與下輥的轉(zhuǎn)軸、電機(jī)的轉(zhuǎn)軸之間都存在著較大的摩擦力,由于其相互之間較大摩擦力的作用,下輥的轉(zhuǎn)軸也隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng).

        若起電機(jī)連續(xù)使用多年,一方面因放置環(huán)境溫度、濕度不斷變化,必然會(huì)引起其圓柱形厚膠套的老化變形;另一方面實(shí)驗(yàn)時(shí),下輥的轉(zhuǎn)軸、電機(jī)的轉(zhuǎn)軸都與其厚膠套之間多次摩擦,使其厚膠套與它們的接觸面逐漸變得松軟光滑,它們之間的摩擦力就會(huì)極大地減小.因此,就會(huì)出現(xiàn)兩種故障:一種較為嚴(yán)重的是電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)無法直接帶動(dòng)下輥轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng);另一種是下輥不套膠帶時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)雖能勉強(qiáng)帶動(dòng)下輥轉(zhuǎn)動(dòng),但下輥被套上膠帶,增大了膠帶對(duì)下輥的壓力后,下輥卻無法正常轉(zhuǎn)動(dòng).這兩種故障都會(huì)導(dǎo)致膠帶不能正常轉(zhuǎn)動(dòng),起電機(jī)無法起電.

        筆者經(jīng)過多次觀察、反復(fù)實(shí)驗(yàn)后,考慮到采取更換套在下輥的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)轉(zhuǎn)軸之上的圓柱形厚膠套的方法,但符合實(shí)驗(yàn)要求的特制厚膠套在短時(shí)間內(nèi)難以找到和制作.再仔細(xì)研究起電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理后,采用幾束細(xì)鐵絲緊密結(jié)實(shí)地捆扎厚膠套,并使鐵絲結(jié)頭與膠套面保持光滑平整不影響其轉(zhuǎn)動(dòng),增大厚膠套與電機(jī)、下輥轉(zhuǎn)軸之間的壓力,自然也就增大了它們之間的摩擦力,下輥隨電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)自然會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng).按照上述辦法簡(jiǎn)單維修后,起電機(jī)又工作如常了,自己也頗感欣慰.

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