林漢聰

摘 要：物理學作為一門實驗科學，在新課程背景下對物理教師的實驗能力提出了新要求，筆者通過結(jié)合多年的教學實際，就接觸起電和感應起電做了改進，達到很好的演示效果。

關(guān)鍵詞：靜電實驗；摩擦起電；感應起電；改進

物理學是以觀察、實驗為基礎(chǔ)，它的規(guī)律都是通過對生活中的一些現(xiàn)象觀察和在實驗的基礎(chǔ)上，認真思考總結(jié)得來的。而高中物理學科更是對老師和學生的能力考查的重要學科，如果我們不重視學科的特點，而是一味地強調(diào)書本的文字知識，將會嚴重制約學生的思維發(fā)展，影響學生對物理學科的學習興趣。由此可見物理實驗極其重要，而創(chuàng)新實驗更是激發(fā)學生學習物理興趣的重要途徑，在這里，本人就高中物理實驗中比較難做的靜電實驗進行了一些探究。

靜電是物體表面過?；虿蛔愕撵o止電荷。靜電是一種電能，它留存在物體表面；靜電是正電荷和負電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果；靜電是通過電子或離子的轉(zhuǎn)移而形成的。靜電的三大特點：（1）電壓高；（2）靜電感應突出；（3）尖端放電現(xiàn)象嚴重。故在很多時候很難做成明顯的靜電實驗，下面本人從起電的方式方面進行有關(guān)的改進，具體如下：

一、摩擦起電

由于不同物質(zhì)的原子核對核外電子的束縛能力不同，當兩個物體相互摩擦時，哪個物體的原子核對核外電子的束縛本領(lǐng)弱，它的一些電子就會轉(zhuǎn)移到另一個物體上，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體由于帶有多余的電子而帶負電。所以，平時我們做的摩擦起電，如用絲綢摩擦玻璃棒或毛皮摩擦橡膠棒（如下圖），經(jīng)常由于玻璃棒和橡膠棒不易保持電荷而很難觀察到明顯的現(xiàn)象，并且書本上用帶電的橡膠棒吸引輕紙屑演示時學生看不清楚，趣味性不強。

在此，本人經(jīng)過一番研究和實驗，發(fā)現(xiàn)用平時我們喝飲料的吸管做靜電實驗比較明顯，并且效果很好，學生非常感興趣，具體如下：先準備幾根吸管，可以整根，也可以用剪刀剪成幾段，注意要干燥的，不要吸了飲料再使用，然后把吸管在自己的頭發(fā)上來回摩擦幾次，再輕輕貼著墻壁放上去，就會看到摩擦過的吸管貼在墻壁而不掉下來的神奇現(xiàn)象了，如果需要不同的吸管拼圖，可以用剪刀剪好長度，后按上面的方法把吸管摩擦頭發(fā)再放上去就行了（如下圖）。

究竟是什么原因使得其如此神奇呢？其實這也是摩擦起電的一種方式，吸管摩擦頭發(fā)由于得到多余的電子而帶負電，而墻壁上有很多微小的小顆粒，類似小碎紙，可以引起帶電體的吸引。而根據(jù)牛頓第三定律，它們也會吸引帶電的吸管，因此帶電的吸管就這樣能緊貼在墻上了。當然，實驗中用薄膜袋來代替吸管也會取得很理想的效果。

二、感應起電

感應起電是當一個帶電體靠近導體時，發(fā)生靜電感應現(xiàn)象，即發(fā)生靜電感應現(xiàn)象的條件是帶電體靠近導體。其實質(zhì)是在導體上的電賀作用下，另一導體的正，負電荷發(fā)生了分離，是電荷從倒替的一部分轉(zhuǎn)移到了另一部分，異性相吸，所以靠近帶電導體的那一端應該與帶電導體帶異種電。如書本所示：取一對用絕緣柱支持的金屬導體A和B，導體上都貼有金屬箔，讓A和B彼此接觸，這時A和B上的金屬箔閉合，表示它們都沒有帶電。把另一個帶正電的金屬球C移近導體A，這時A，B上的金屬箔都張開了，表示它們都帶了電。實驗表明，靠近C的導體A帶的電荷與C異號。遠離C的導體B帶的電荷與C同號。將AB導體分開，A和B帶有等量異種電荷。AB導體分開后，金屬箔由于帶有同種電荷，繼續(xù)保持張開。

這種起電方式叫感應起電，理論很簡單，但要想在課堂上作為演示實驗來做并成功，不見得是件容易的事情，原因是這絕緣要求非常高，包括空氣中的電荷中和都要考慮，并且A，B所帶電荷很少，檢測比較困難，所以很難用在教學上演示，在這里，我把實驗做了改進，并且取得了很好的效果，如下：開爾文滴水起電機。

開爾文滴水發(fā)電機的結(jié)構(gòu)如圖所示：在貯水漏斗下用三通管把水路分為左右兩支，由接在管口的注射針頭流出，金屬容器1、金屬容器2都放在絕緣的石蠟塊上，圓環(huán)1與容器2用金屬桿聯(lián)結(jié)在一起，圓環(huán)2與容器1也用金屬桿聯(lián)結(jié)在一起。兩容器放置的位置正好使兩圓環(huán)的軸線在針頭的正下方。打開閥門1、2，可見水從兩側(cè)的注射針頭流出，沿直線穿過金屬環(huán)流到金屬盆中。一會兒后，兩側(cè)的水流變?yōu)榧毿〉乃危⑾蛩拿嫔㈤_，在接近金屬盆處向上翻起，與金屬盆1相連的驗電羽張開。

下面簡單地介紹這種起電機的原理：當水從注射針頭流出時，總有一些帶電的水滴流出，假定在某一時刻有帶正電荷的水滴從左側(cè)流下，流到金屬盆2中，使盆帶微量的正電荷，由于金屬盆2與金屬環(huán)1相連，所以金屬環(huán)1也帶正電荷，它將對右側(cè)的針頭感應，使右側(cè)的水流帶負電荷，流到金屬盆1中，就使盆1帶負電，又由于金屬盆1與金屬環(huán)2相連，所以金屬環(huán)2就帶了負電荷，它又感應使左側(cè)的水流帶正電荷。這一過程是一個正反饋的過程，一旦出現(xiàn)帶電的水滴，就會使以后的過程保持其帶電種類的記憶性，因此就會使兩盆的電荷相異，并且電量越來越多，于是出現(xiàn)上述的現(xiàn)象。同樣用電筆通過觀察氖管的發(fā)光也能檢驗各導體部分帶電的種類。需要注意的是，上面的實驗要想取得成功，絕緣和防尖端放電是關(guān)鍵，所以金屬盤下面的絕緣塊我用的是很厚的石蠟塊，厚度不低于三厘米，太薄實驗驗證漏電嚴重，無法觀察到起電現(xiàn)象。

三、接觸起電

又稱接觸-分離起電。接觸起電是最廣泛的靜電起電方式之一。接觸起電是指異質(zhì)材料互相接觸，由于材料的功函數(shù)不同，當兩種材料之間的距離接近原子級別時（約25埃），會在接觸的兩個表面上產(chǎn)生電荷，從而形成帶電體的現(xiàn)象。接觸起電，包括固-固接觸起電、固-液接觸起電、固-氣接觸起電等。這個比較簡單，在這里就不做介紹了。

以上是我在長期的教學工作中對靜電實驗的一些探討，闡述得不對的地方請各位專家、同行批評指正，以便更好地做好新課程下的高中物理靜電實驗。

參考文獻：

1.Kelvin？搖water？搖dropper.維基百科.

2.陳熙謀，吳祖仁.物理（選修）3-1.教育科學出版社，2013.03：4-6.

（作者單位：廣西藤縣第一中學）