静电起电机

静电起电机

目的：自制一只如图l所示的起电机，进行静电实验。

材料： 280×160×15(毫米)3木板一块，245×45×15(毫米)3木板两块，40×20×15(毫米)3小木块四块，160×15×12(毫米)3有机玻璃一根，旧虫胶制中间无纸隔层的唱片两张（用有机玻璃薄片更好），850×52(毫米)2铝箔一张，直径3毫米、长1100毫米的铜丝一根，直径80毫米、厚15毫米的木圆盘两只，直径30毫米、厚30毫米的木圆盘两只，直径20毫米、厚10毫米的圆轮两只，长110毫米的铁钉一只，长205毫米的粗铁丝一根，直径10毫米的铜球（可用废钢珠代替）两只，大的硬质试管（附软木塞）一只，直径50毫米、厚3毫米的玻璃圆板一块，50×110(毫米)2的铁片一张，长1100毫米的粗带子一根，细铜丝适量，快干胶水少量。

制法：

1、木架：木架是由一块底板和两根支架木板组成（图2）。在底板的下面四角钉四块小木块做脚，板上面（位置见图）开两个装支架木板的方孔。支架木板的上端锉成弧形，下端做成插榫。支架上各钻两个孔，上孔供安装圆盘轴，下孔供安装摇柄，在上孔的旁边各开一条宽3毫米、深3毫米的斜槽，准备每条支架嵌装金属刷。又在其中一根支架木板的另一面上方，开一条深5毫米的凹槽，准备嵌装一根有机玻璃的横梁，有机玻璃横梁的两旁各钻一个小孔，准备安装放电球和集电梳的柄，横梁中央钻一个较大的孔，用螺丝帽把横梁固定在支架板上。

2、起电圆盘：起电圆盘是由两张旧唱片做成。唱片要选择完全用虫胶制成的，有些唱片中间夹一层纸的不能用。如用有机玻璃，效果更好。

先在一张白纸上画一个直径是140毫米的圆，把圆等分为二十四份扇形，画上等分线，把圆剪下。

清除唱片上面的纸，并用布把表面擦拭干净。沟纹不必磨平。然后，在中央画一个直径是20毫米的圆，在圆周上钻两个孔（装配时固定用），然后把唱片平放在桌面上，唱片上覆上画有等分线的圆纸，圆纸的中心要跟唱片的中心对准，用图钉把纸跟唱片固定在桌面上，接着就可以粘贴铝箔。

用硬纸剪一块铝箔片的样板（图3，右）。再把铝箔放在玻璃板上用软纸团抹平，然后把它折迭成跟样板差不多大小，每迭约十多张，把样板覆在铝箔上沿样板剪下，一共剪四十八片。要剪得边缘光洁，不要有棱角或缺口，剪好以后，把铝箔片放在酒精灯上加热，当铝箔片开始变暗色就离开火焰，使它在空气中自然冷却。这样，铝箔片就失去了弹性，贴平时不致卷曲。在铝箔片的一面涂一层快干胶，使铝箔片狭的一端靠近圆纸片，并使铝箔片的中心线跟圆纸上的等分线对准，贴在唱片上。贴好以后，上面覆一层吸水纸，用铅笔杆轻轻括磨，使铝箔片紧贴在唱片上，没有一丝皱纹和气泡。这样依次把二十四片铝箔片贴在一张唱片上，全部贴好以后再贴另一张唱片。

3、集电梳：集电梳用粗铜丝弯制，形状如图4。在铜丝的一端，套装一只用薄铁片弯成的圆管，并用锡焊牢，在铜丝的另一端，各焊上一簇细铜丝，再在铁片圆管旁边的弯头旁，也焊上二、三簇细铜丝。细铜丝可以从废花线里或铜丝布上拆下来应用。

放电球的柄是用两根长150毫米的粗铜丝弯制的，柄的顶端焊一只铜球。没有铜球可以利用滚珠轴承里的废钢珠来代替。放电球插在集电梳柄端的铁片圆管里，以能转动但不太松为合适。

4、金属刷：用粗铜丝弯制两只金属刷（图5）。取两根长200毫米的铜丝，把它们的两端锤打成扁平，上面各钻一个小孔，在孔里焊一根短铁丝做轴。另外按图5左下角形状剪制四只圆管铁片，弯管后，在里面塞进一束柔软的细铜丝，然后把管口夹扁，再用焊锡把铜丝焊牢在圆管扁口里。在管子另一头的两个突片上钻小孔，使圆管借以套在粗铜丝两端的小铁丝轴上，使圆管能在铜丝柄上

活动，以便金属刷装好以后，刷子能紧贴圆盘。

5、转动机构：转动机构是由两只主动轮飞两只从动轮、一只摇柄和两只垫轮组成（图6）。这些轮子可以请木工代制，也可以自己动手做。

主动轮是用直径80毫米、厚15毫米的圆木盘做成。在圆木盘的周围侧面用锉锉出一条宽7毫米的凹槽，中心钻一个装摇柄的孔，并在孔旁开一条长15毫米、深3毫米的凹槽，准备嵌装摇柄上面的铁钉。

从动轮是用直径30毫米、厚30毫米的圆木盘做成。在圆木盘的周围侧面锉出一条7毫米宽的凹槽，中心钻一个轴孔。

垫轮是用两只直径20毫米、厚10毫米的圆木轮做成，中心钻一个摇柄孔。

摇柄是用一根直径6毫米、长205毫米的粗铁丝做成。如果没有这样粗的铁丝，可以找一根旧窗钩放在火里烧红以后拉直代替。在离摇柄一端（图6左端）40毫米和70毫米的地方各钻一个小孔，里面插进一根长15毫米的铁丝，以便嵌进主动轮的凹槽里，使主动轮能随着摇柄转动。

6、来顿瓶：来顿瓶是用一只较大的硬质试管做成（图7）。按照试管长度的三分之一和试管外

围周长的尺寸剪取两块铝箔，涂上胶水，把一块铝箔贴在试管的内壁，离开管

口约占管长二分之一的地方，另一块铝箔贴在试管外壁同样高度的地方。在试

管软木塞的中心穿进一根铜丝，铜丝在试管里的一端要弯曲，使软木塞塞进试

管口时，铜丝的一端刚好跟管内的铝箔接触。再将软木塞外的铜丝弯成一个圆

圈。来顿瓶使用时一定要十分干燥，才能使实验效果良好。如果比较潮湿．在

实验前要把它烘干。

7、垫片等零件：剪五块直径是20毫米的圆形铁片，中心钻孔做成垫片。

再剪两块长30毫米、宽10毫米的铁片作连接片，用来在横梁上固定集电梳柄

和铁管用。连接铁片的两头都开一个孔备用。另外再准备一块直径50毫米，中

间有孔的玻璃垫板以备夹在两片唱片中间，如果没有，可以找一块胶木板或旧唱片来代替。

8、装配：零件完成以后进行装配。

(1)木架和转动机构把一根不带横梁的支柱插进底板的方孔里，在支柱的下面小孔里插进摇柄，在摇柄上套一片垫片一只木垫轮、一只主动轮，然后把两根短铁丝插在摇柄的小孔里，并使短铁丝嵌进主动轮侧面的凹槽里，接着再装上另一只主动轮，也要使短铁丝嵌入轮子侧面的凹槽里，继续套上木垫轮和垫片，最后装上带有横梁的支柱，并把支柱插进底板的孔里（图2，8）。这时转动摇柄，两只主动轮就随着转动起来。

(2)装起电圆盘：先将唱片做的圆盘用两枚螺钉固定在从动轮上。再在两根支柱的上端斜槽里，各嵌进一根金属刷，从不带横梁支柱的上面小孔里插进一根用长铁钉做的轴，在轴上顺次套进垫片、带从动轮的圆盘、玻璃垫板、带从动轮的圆盘和垫片，最后把轴插进带横梁的支柱小孔里，然后把轴固定在支柱上。固定的方法：一种是在轴上套一片垫圈和螺帽，用锡把它们焊牢固定在轴上；另一种是在轴上事先车好螺纹，加上垫圈，旋上螺帽固定（图1，2，8）。

(3) 传动带：照图9样子用两根带子把主动轮和从动轮分别连接起来。注意其中有一对是交叉连接。接好以后，转动摇柄，两只主

动轮都随着摇柄的转动向同一个方向转动，但是，靠摇柄的一面Array的圆盘是向同一个方向转动，另一面的圆盘由于带子交叉的缘故

向相反方向转动。

(4)集电部分：接着安装集电梳，使圆盘位在集电梳弯曲部分

的中间（图l，4，10），集电梳铁皮圆管插入有机玻璃的横梁孔里，

套上连接铁片，铁片的另一个孔用螺丝固定在横梁上，套住的一

端焊在集电梳的铁皮圆管上（图1，10）。两只集电梳安装好以后，

用剪刀修剪集电梳上的铜丝束，使铜丝束在圆盘转动时碰不到圆

盘，但是又要使铜丝束跟圆盘愈靠近愈好。把放电球的铜丝柄插

进集电梳的圆管里，使两个放电球相距约10毫米。最后把金属刷

子紧贴圆盘，在圆盘转动时也要如此。这样就做成了一架起电机

（图11）。

使用方法：

(1)先检查一下各个零件安装得是否合适，金属刷要贴牢圆盘，

集电梳的铜丝束不能碰到圆盘，然后转动摇柄，使圆盘上的箔片先经过集电梳，再经过电刷，方向不能弄错，这时放电球之间就会出现青紫色的电火花，并发出连

续的爆裂声。

(2)如果转动摇柄后起电机不起电，可能是由于圆盘上没有剩余电荷所造成，可以用一根带电的塑料棒跟圆盘接触，再转动摇柄时就能起电。

(3)空气潮湿是不起电的原因之一，需要把起电机放在火上烘一下，或在太阳下晒一下。用火烘

的时候要注意温度不能太高，以免唱片变形。

(4)唱片和横梁的绝缘性能太差也会使起电机不能起电。

有时转动起电机后，电刷和圆盘的箔片之间有电火花，但是放电球间没有电火花，这是起电机有漏电的地方，可以把起电机放在暗室里转动来检查，看一看起电机的哪些零件在放电，然后进行矫正或调换零件。

当电火花发生时，用绝缘棒拨动放电球使其间距离逐渐增到20毫米以上，能看到电火花还会在两球间跳跃，但比较弱。如果要加强火花，可把来顿瓶横搁在两根集电梳的柄上（图10），使来顿瓶的铜丝圈跟一只集电梳的柄连接，瓶上的铝箔跟另一只集电梳的铜丝柄连接，这时转动摇柄，电火花会大大增强，爆裂声很响，不过电火花不是连续产生而是间歇的。

注意事项：

1、制作起电机成功的关键是材料的绝缘性能要好，装配要准确。材料中的唱片和有机玻璃横梁的绝缘性能特别重要，如果唱片的绝缘程度不好，制成的起电机不会起电，能够找到有机玻璃薄片来代替唱片，效果将更好。如果横梁的绝缘性能差，会使集电梳收集到的电荷白白消失掉，传不到放电球上去。

某些材料可以用代用品，如粗铜丝可以用粗铁丝，铝箔可用包香烟或糖果的铝纸。

2、主动轮和从动轮的中心圆孔要钻得笔直，孔径比轴的截面略大一些，不能太大，否则转动时，两片圆盘会在轴上摇摆或互相碰撞。

3、铝箔贴在圆盘上要平整，铝箔之间的距离要匀称，两片圆盘之间相隔的距离愈近愈容易起电。

4、两根金属刷的位置要互相正交（成角），就是一面的金属电刷的位置跟另一面电刷的位置相距六张铝箔片。电刷和集电梳的位置不能装反，否则不能起电。

°90 5、两只圆盘的转动方向要相反。

6、如果带子跟轮槽之间的摩擦力不够，可放些松香屑来增加摩擦力。

7、铜丝弯曲和焊接的地方，以及各个金属棒的两端要尽量避免尖锐的棱角，能够做成圆球状或弧形时最好，这样可以减少尖端放电的损失。

8、使用起电机时，人体应避免接触带电部分，否则会有电火花跳过，引起触电，使人感到有较强的刺激。但是起电机的电压很高而电流极为微弱。在使起电机同其他仪器连接时，为了防止触电，先使放电球互相接触，然后再进行连接。