感应起电机查看源代码讨论查看历史
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一种能连续取得并可积累较多正、负电荷的实验装置
感应起电机，是一种能连续取得并可积累较多正、负电荷的实验装置。感应起电机所产生的电压较高，与其他仪器配合后，可进行静电感应、雷电模拟实验、演示尖端放电等有关静电现象的实验。感应起电机在静电学的实验中用来产生静电高电压，配合其它仪器进行关于导体表面的电荷分布，静电场的电力线，尖端放电和真空管（部分盖斯勒管或克鲁克斯管）的放电等实验。也可以独立进行静电感应、火花放电、尖端放电和点容器（指起电机上的莱顿瓶）的电容量的变化等静电实验。
- 中文名:感应起电机
- 外文名:By induction motor
背景资料
1882年，英国维姆胡斯创造了圆盘式静电感应起电机，其中两同轴玻璃圆板可反向高速转动，摩擦起电的效率很高，并能产生高电压。这种起电机一直沿用至今，在各中学的物理课堂上作电学演示实验时，就经常用到它。
摩擦起电机的出现，这种由人工产生的新起电现象，引起了社会广泛的关注，不仅一些王公贵族观看和欣赏电的表演，连一般老百姓也受到吸引。整个社会都对电现象感兴趣，普遍渴望获得电的知识。电学讲座成为广泛的要求，演示电的实验吸引了大量的观众，甚至大学上课时的电学演示实验，公众都挤过去看，以至达到把大学生都挤出座位的地步。摩擦起电机的出现，也为实验研究提供了电源，对电学的发展起了重要的作用。
起电部件的结构与使用技巧
起电机的结构和各部件名称见图1所示。
两个起电盘分别固定在两个受动轮的轮轴上，当同轴的两个驱动轮旋转时，两根交叉的皮带分别带动两个受动轮反向旋转，从而使两个起电盘也反向转动。因此，在安装和更换皮带时不可忽略两根传动皮带的方向。若传动皮带安装错误导致两个起电盘同向转动，则两个起电盘上正对的铝片由于静电感应带的是异种电荷，同时经过集电梳，将被中和而不能起电。在起电盘转轴上，前后固定了两根电刷，两电刷的方向互为90°夹角。
电刷与一片片旋转的铝片实现间歇式动态接触，起到了传导电荷的作用。从它的作用上可以看出，电刷的材料应该导电性能良好、弹性好，工艺结构能够实现面接触。但配发的起电机电刷质量不尽如人意。被用作电刷的铜丝含铜量低、柔软性差，甚至有的用铁丝代替。几个稀疏而扩散的劣质金属丝划过铝片时，极容易划损铝片。尤其对于用铝粉喷涂代替铝片的起电机，铝粉很容易被劣质电刷划落，散落在有机圆盘上。其后果是铝片的感应效果减弱，有机圆盘绝缘性能下降，划伤后的铝片毛刺与劣质电刷容易出现尖端放电。
因此，我们在使用和维护中，需要注意：
- 用含铜量高的紫铜丝置换现有起电机的劣质电刷材料，且铜丝数量应该让电刷能够与铝片做到面接触。
- 使用前应清洁起电盘、电刷和铝片等部件。若电刷质量无误，则起电机不能起电最常见的问题是电刷方向。由于连接驱动轮的轴中心螺纹和摇柄螺纹已经固定，只有当顺时针摇动摇柄，驱动轮才能持续转动。电刷位置应斜于左上方和右下方，与竖直线约成45°角。正反面电刷互成直角时起电效率最佳。若电刷位置斜于右上方和左下方，摇动摇柄时，同一集电梳的两侧尖端收集异种电荷，将被中和，放电叉上没有电荷。起电机操作中起电效果并非转动得越快越好，而是应该平稳而匀速地转动，保证两片有机玻璃间隙均匀。若过快转动起电盘，还会影响电刷与铝片的接触，以及静电感应作用，起电效果反而不好。
储电部件的结构与使用技巧
当两个放电叉收集到很多电荷，两者形成高电压，它们之间的气体被击穿时才能观察到气体放电出现的闪光和爆裂声。集电梳和莱顿瓶是用来收集和储存电荷的。若没有莱顿瓶，则只有在黑暗条件下才能观察到放电小球的微弱放电现象，且放电频率高。平时演示实验在白天教室中完成，为了产生明显的实验现象，需要借助莱顿瓶。两个莱顿瓶之间可以用连接片实现连接和断开。当断开连接片时，莱顿瓶的电容量较小，由于U=Q/C，只要起电机中产生较小电荷量，两个放电小球间就形成足够的高电压，形成火花放电。所以放电频率较高，电火花较弱。闭合连接片，即把两莱顿瓶连接，电容量增大，可以发现放电小球间的电火花增强，放电声更大，两次放电间隔的时间加长。
因此，当有火花放电，但效果不明显时，首先要检查储电部件状态。莱顿瓶内部结构内外表面都有一层金属涂层，瓶盖上有一个小孔，用一根“弹簧”的上端顶住小孔与连接集电梳的金属杆接触，下端与莱顿瓶内部金属涂层接触。一些企业生产的莱顿瓶内部材料和工艺十分粗糙：“弹簧”没有弹性，固定结构的材料只是硬钢丝。所以效果欠佳时，首先检查连接集电梳的金属杆与莱顿瓶内部金属壁的接触。最根本的补救方法是更换劣质的连接材料。铜质链条连接件是最佳选择，因为自然下垂的铜链可以保证莱顿瓶金属内壁的良好接触。若遇放电效果仍不佳时，首先检查莱顿瓶内的空气是否干燥，然后检查两个莱顿瓶的连接情况。导线和连接片可能生锈，造成尖端放电，严重的可能不导电。与莱顿瓶相连的金属杆的一端安装着集电梳，其作用是从转动的铝片上感应收集电荷，并传导储存到莱顿瓶。使用过程要保持集电梳处于水平状态，集电梳上的U型脚要与起电盘保持对称间歇。[1]
整机性能的改进与实验技巧
静电仪器的绝缘性是与材料清洁度及周围环境密切相关的。使用前应对起电机进行清洁。用于擦拭起电盘的布必须是清洁干燥不易脱落纤维的柔性布，因为粘附在起电盘上的纤维会直接向空中漏电。遇有不易擦拭掉的污垢时，可以在擦布上蘸些酒精再擦。要用清洁的毛刷除去起电机上电刷上面的灰尘，注意掉落的毛丝不可留在仪器上以免造成漏电，并及时清除电刷上的氧化层。使用完毕要放松传动皮带，以免长期绷紧加速皮带老化。使用起电机时切忌用汗手或脏手接触仪器。操作时双手尽可能远离导体一端，避免正对着起电机呼气，因为人体呼出的水汽凝附在起电机表面也会妨碍实验的正常进行。冬天使用起电机做实验时，寒冷的室外进入暖和教室内，满室学生呼出的热气也会使实验失败。补救的方法是把仪器预先烘热后带进教室。当起电机完好、操作规范但仍不能起电时，是因为所有铝片没有带上初始电荷。这时可以用摩擦过的橡胶棒等使起电盘上的某些铝片带电即可以正常使用。同理，使用完毕后，为了安全，往往将两个放电球接触，以使正负电荷中和。这时要注意，两放电球接触后不能再转动摇柄，以免两起电盘上所有铝片正负电荷完全中和，干扰下次起电。配发的起电机在整机设计、材料选取和制作工艺上也存在不少问题。比如，底座和支架材料单薄、不够坚固，摇动驱动轮时仪器就会出现摇晃，两片起电盘无法保持合适均匀的间隙，甚至两个起电盘转动中会不断擦碰。轮轴都由塑料制品制成，表面十分光滑，传动皮带常常会在轮轴上打滑，导致两起电盘转动不均匀，或出现一盘转一盘停滞等现象。上述故障都会严重影响起电效果甚至不出现电火花。这就需要我们对仪器整机的结构、材料和工艺做适当的加固、打磨等改进性工作，以发挥它的最大效用。 [2]
视频
什么是感应电机及其工作原理