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自制莱顿瓶电量储存器实验装置

时间:2023-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:本实验将演示自制莱顿瓶电量储存器。电盘起电机靠近莱顿瓶上部突出在外的回形针电极进行放电,在起电盘与回形针之间会产生一道电火花。每一次起电盘向莱顿瓶放电的过程都会向瓶内充电,充电十次以后,莱顿瓶内积聚了大量的电荷。当用导线电极去接近回形针电极时,这些积聚的电荷就一次性地被释放出来,产生明亮的火花。

电量储存器

Leiden Vase

静电产生之后若不绝缘隔离就会瞬间消失,哪我们有什么装置和方法可以把电荷储存起来呢?本实验将演示自制莱顿瓶电量储存器。

实验装置

一次性树脂玻璃杯、铝箔纸、黏合剂、塑料盖、木梳、金属回形针若干、剪刀、胶带、绝缘导线、电盘起电机。

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图1 莱顿瓶结构

现象观察

在树脂玻璃杯的内、外表面(包括杯底)分别涂上黏合剂,同时注意不要把黏合剂涂在距杯口大约四分之一高度的范围内,然后在玻璃杯内外分别贴上铝箔纸,并将其捋平。把金属回形针一个一个地串起来,做成一条金属链。金属链足够长,使得挂在最下面的回形针可以平躺在杯底,以尽可能与铝箔接触;把最上面的回形针插进木梳齿里,回形针突出在木梳以外的部分就成为一个电极。用剪刀剥去绝缘线两端的绝缘皮,一端固定在杯外表面的铝箔上,另一端成为另一个电极。这样,就成了一个自制莱顿瓶(如图1)。电盘起电机靠近莱顿瓶上部突出在外的回形针电极进行放电,在起电盘与回形针之间会产生一道电火花。重复十次放电后,将绝缘导线电极靠近回形针电极,可观察到一道蓝色的火花,比用起电盘制造的火花明亮好多倍,电盘起电机实物照片如图2所示。

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图2 电盘起电机

现象解密

每一次起电盘向莱顿瓶放电的过程都会向瓶内充电,充电十次以后,莱顿瓶内积聚了大量的电荷。当用导线电极去接近回形针电极时,这些积聚的电荷就一次性地被释放出来,产生明亮的火花。如果你同时用双手分别触摸这两个电极,则瓶内的电荷就会通过你的机体向另一极释放,倘若莱顿瓶内贮存了大量电荷,这样做的结果是你可能会受到重重的一击。自制莱顿瓶是否成功在很大程度上取决于所使用的树脂玻璃杯的质量,如果你的实验结果令人失望,试着改用一只化学实验用的小烧杯,这种“硬玻璃”将会改善实验结果。

应用拓展

如何增大莱顿瓶存贮电量的能力?采用瓶壁薄而绝缘性能好的塑料瓶,瓶内放水、瓶外贴铝箔组成的电容器,其电容量很大。

思考题

莱顿瓶放电与伏打电池放电的原理是否相同?

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