...馆里经常展出的静电球,人一摸就变爆炸头的那个,到底是通过什么...

发布网友 发布时间：2024-10-23 18:39

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热心网友 时间：2024-11-06 19:23

那个静电球应该叫做范德格拉夫起电机，又称范德格拉夫加速器，是一种用来产生静电高压的装置。范德格拉夫起电机通过传送带将产生的静电荷传送到中空的金属球表面。范德格拉夫起电机非常易于获得非常高的电压，现代的范德格拉夫起电机电势可达500万伏特。

我们可以站在绝缘的椅子上，用手按着起电机的球形金属罩。由于人的身体也可导电，所以当起电机启动时，电荷便传到我们的身体上。而因为头发上的电荷互相排斥，头发便竖立起来。

结构如图，空心金属圆球A放在绝缘圆柱 C 上，圆柱内B为由电动机带动上下运动的丝带（绝缘传送带），金属针尖 E 与数万伏的直流电源相接，电源另一端接地，由于针尖的放电作用，电荷将不断地被喷送到传送带B上。另一金属针尖F与导体球 A 的内表面相联。

当带电的传送带转动到针尖 F 附近时，由于静电感应和电晕放电作用，传送带上的电荷转移到针尖 F 上，进而移至导体球A的外表面，使导体球A带电。随着传送带不断运转，A球上的电量越来越多，电势也不断增加。通常半径为1米的金属球可产生约 1 兆伏（对地）的高电压。

为了减少大气中的漏电，提高电压，减小体积，可将整个装置放在充有10～20个大气压的氮气的钢罐之中。

产生正极性电的范德格拉夫起电机可用作正离子的加速电源，产生负极性电的则可用于高穿透性的 X 射线发生器中。

扩展资料：

范德格拉夫起电机球形罩上的电荷能产生超过一千万伏特的电压。在核物理实验中，如此高的电压可用来加速各种带电粒子，如质子、电子等。此外，这种起电机也可用来演示很多有趣的静电现象，如使头发竖立起来、吸引发泡胶球、产生电火花、用电风使风车旋转等。

在日常生活中有很多静电的应用，像复印机、静电除尘器、静电喷漆。此外，认识静电使我们避免它可带来的危险，例如在运载易燃物品的车辆尾端系上接地铁链，把电荷传到地面，以免电火花引致火灾。同一道理，医院的手术室里，因为时常应用氧气和易燃的麻醉药物，所以地板通常是抗静电的，而所有机器亦需接地，以免火花引发爆炸。

参考资料：百度百科-范德格拉夫起电机

热心网友 时间：2024-11-06 19:25

静电球的关键在静电二字上。
简化以后其实就是一个可以不断充电的电容。

热心网友 时间：2024-11-06 19:23

你得准备好材料和工具
买一个空心金属球（五金店），在3/4处锯开，取一段橡胶或其他材料剪成长条，粘成一个圈，作为传送皮带取一段硬塑料膜（文具店）或纸，卷成筒，用纸做一个基座，找两根塑料棒（可从笔上截下），找一根金属棒（从衣架上截取），一个蛋糕上的叉子，一个电动机（转速一定要快），电池盒一个。
然后开始组装
用电烙铁将金属棒焊接在金属球中；塑料膜上部各打两个洞，一个塑料棒绕上皮带穿过；另一个塑料棒固定在电动机上，基座上打两个洞塑料棒绕上皮带穿过，电动机与电池盒焊在一起；用502或其他胶水将塑料膜、金属球和基座粘在一起（你可以将塑料膜上下两端剪开一些以便粘住）。
至此就完成了，当然，这个起动机比较小，可能效果不明显

热心网友 时间：2024-11-06 19:26

原理：绝缘体与金属摩擦起电并可载电输送: 马达带动及带与金属刷摩擦起电，一方面皮带载电输送至上方金属球壳，也将上方产生的电荷向下输送，另一方面底座之金属刷接地，将累积之电量导走。
　　制作：为了要避免放电时的能量造成气体分子产生化学变化，所以通常灌入化性稳定的钝性气体，例如：氩气．．．等。
　　说明：静电球要插电供应电能（220V/110V），手放上去和球内高压静电产生感应，在球内低压气体中产生放电火花，就形成一条条有颜色的光线。

热心网友 时间：2024-11-06 19:26

那个球叫范德拉夫起电机
美国物理学家罗伯特·杰米森·范德格拉夫（Robert Jemison Van deGraaff）于1931年发明了范德格拉夫起电机。这种以他的名字命名的设备能够产生非常高的电压——高达2000万伏。范德格拉夫发明起电机的目的是为早期的粒子加速器提供所需的高能量。这些加速器称为原子粉碎机，因为它们能够将亚原子颗粒加速至非常高的速度，然后将它们“撞击”到目标原子中。碰撞能够产生其他亚原子颗粒和高能量放射线（例如X射线）。能够产生这些高能量碰撞是粒子物理和核物理的基础。

　　范德格拉夫起电机被描述为“恒定电流”静电设备。当您为范德格拉夫起电机加上负载后，电流（安培数）保持不变。随负载变化的是电压。对于范德格拉夫起电机，当您使接地物体靠近输出端子（球面）时，电压将降低，但电流保持不变。与之相反，电池是“恒定电压”设备，因为当您为电池加上负载后，电压将保持不变。汽车电池就是这方面的典型例子。充满电的汽车电池能够产生约12.75伏的电压。如果您打开前灯，然后检查电池电压，您将发现电压会保持相对不变（前提是电池工作状况良好）。同时，电流将随负载变化。例如，您的前灯可能需要10安培的电流，但您的风挡刮水器可能只需要4安培的电流。无论您打开哪个设备，电压都将保持不变。

　　范德格拉夫起电机有两种：一种使用高压电源来充电，另一种使用传动带和滚轴来充电。这里，我们将讨论传动带和滚轴起电机。

　　这种范德格拉夫起电机由以下部件组成：

　　电机

　　两个滚轴

　　传动带

　　两个电刷部件

　　输出端子（通常是金属球或铝球） 您可以在下图中找到这些部件。

　　

　　

　　启动电机后，下滚轴（充电器）开始转动传动带。由于传动带由橡胶制成，并且下滚轴覆盖有硅胶带，因此下滚轴开始产生负电荷，而传动带产生正电荷。通过观察下面的摩擦电序，您可以理解这一电荷不平衡发生的原因：硅的负电性超过橡胶；因此，当传动带经过滚轴时，下滚轴可以从传动带捕获电子。重要的是要了解滚轴上的电荷要比传动带上的电荷多得多。因为发生这种电荷集中现象，所以滚轴的电场要比传动带的滚轴和下电刷部件位置的电场强很多。现在，来自滚轴的强大负电荷开始做以下两件事情：

　　排斥下电刷部件顶端附近的电子。金属是良好的导电体，因为它们基本上是一些被易于移动的电子所包围的正电性原子。现在，电刷部件的电线顶端带有正电荷，因为电子已经离开电线顶端流向电机外罩上的引线。

　　它开始剥去附近的空气分子的电子。当原子被剥去电子后，就成为等离子体，即物质的第四态。因此，我们在滚轴和电刷间有自由电子和带正电的空气原子。电子受到滚轴的排斥，但受到没有电子的电刷顶端的吸引，而正电性原子受到带负电的滚轴的吸引。来自空气分子的带正电的原子核尝试向带负电的滚轴移动，但受到传动带的阻挡。因此，传动带现在“镀上”了正电荷，并且随之携带它们离开滚轴。

　　只要下滚轴和电刷部件之间有空气，范德格拉夫起电机就能继续对传动带进行充电。理论上，范德格拉夫起电机可以永远不间断地给传动带充电。遗憾的是，环境中的尘埃和其他杂质会限制球面上积聚的实际电荷数量。

　　让我们返回到传动带。前面我们提到，传动带带上正电，然后向着上滚轴和上电刷部件滚动。因为我的上滚轴使用的是尼龙，所以它将排斥传动带上的电荷。上电刷部件与球面内侧相连，并且悬在上滚轴和传动带位置附近。电刷中的电子移动到电线顶端，因为它们受到带正电的传动带的吸引。当空气像之前一样分离后，空气的带正电的原子核将受到电刷的吸引。同时，空气中的自由电子移动到传动带。当带电的物体接触金属容器内侧时，容器将获得所有电荷，并且使物体成为电中性。过多的电荷将出现在容器外表面上。这里，我们的容器就是球面。范德格拉夫起电机正是通过这一效应获得其高电压。对于范德格拉夫起电机，传动带是带电物体，负责向球面持续供应正电荷。

　　在制作您自己的范德格拉夫起电机之前，还要注意最后一个问题。通常，我们使用电中性材料来制作上滚轴，这样在球面将传动带的过量电荷吸走后，传动带将成为电中性。因为我使用尼龙上滚轴（在摩擦电序中为正电性），所以我让传动带实际供应更多的正电荷，然后成为负电性。使用这种技术的目的是使电流加倍。传动带在靠近上滚轴的一侧带正电，在靠近下滚轴的一侧带负电。

　　如果您是机械能手，那么您可以从无到有来轻松地制作自己的范德格拉夫起电机（否则，您可能希望购买一套装置或一台已经做好的起电机——有关部分概念，请参阅本文末尾的链接）。下面是我用来制作自己的范德格拉夫起电机的部件和材料列表。

　　电机——我从本地电机修理店购买了一台功率为1/3马力、转速为1,780rpm的二手电机。

　　传动带——我使用一段外科用橡皮管。不要使用黑色橡胶！传动带必须绝缘。

　　下滚轴——我使用一段直径为7.5厘米、长度为7.5厘米的尼龙，中部有凸面。下滚轴需要钻孔，以便插入一根1.5厘米的电机轴，电机轴用插销固定，表面包裹硅胶带（可从五金商店购买，也可以到McMaster-Carr在线购买——请使用1\"宽、20毫米厚的硅胶带）。

　　上滚轴——我使用一段直径为5厘米、长度为5厘米的尼龙，中部有凸面。

　　上电刷和下电刷——我使用两段多股编织接地带。

　　球面——我使用两只扣在一起的不锈钢色拉碗。

　　滚轴

　　我建议所有认真的制作者使用负电性滚轴/正电性滚轴技术。这样，结果要比使用一个中电性滚轴好得多。确定您要使用的材料，然后去当地的五金商店进行搜寻。不必费多大的力气，就可以找到摩擦电材料列表中的许多材料。请避免使用铝箔或其他任何可能撕碎或剥落的金属。如果铝箔剥落，则会落在传动带上，造成范德格拉夫起电机短路。您应尽力在滚轴上加上凸面（使中部凸出，就像小桶一样）。凸面将使传动带沿着滚轴的中部运动，从而使传动带避免滑落。

　　传动带

　　我使用的外科用橡皮管完美无暇。它极其耐用，容易清洁（用外用酒精擦拭），并且易于使用。请在信誉良好的五金商店或医疗用品商店购买。买回来以后，需要将其剪成平整的橡皮带。您可以用剪刀完成这一工作，也可以将橡皮管充气以使其破裂。要制成传动带，需要将橡皮带两端稍微重叠，构成一个圆圈。在重叠部分剪出一个45度的角（完全剪断）。然后，将两端拼在一起并用橡皮胶粘合。将接缝做成45度，有助于接缝部分在滚轴上顺利滚动。

　　请记住，传动带不得导电。避免使用任何黑色的材料——这种材料很可能含有碳，而碳在范德格拉夫起电机产生的高电压下能够导电。传动带宽度应尽可能接近于滚轴宽度。您应确保电刷“刷”传动带，并且不会将电荷传导到滚轴上。

　　电刷

　　电刷必须是导电材料，例如金属。我发现，电刷的顶端越小、越锐利，效果越好。请尝试将电刷放在与滚轴之间距离不同的多个位置。不要让电刷接触传动带。否则会使残渣越积越多，最终毁坏传动带。解开接地带中的细导线是个好方法，推荐使用。

　　电机

　　电机无疑是范德格拉夫起电机最不重要的部件。显然，您需要一台有足够马力来带动传动带的电机。您可以尝试在当地电机修理店寻找一台这样的电机。我甚至曾经使用过圆锯电机。关于电机速度，最好不要低于1,000rpm。电机速度决定了范德格拉夫起电机的充电速度（不要将它与累积的电荷数量相混淆）。

　　球面

　　任何中空的金属球都可以满足需要。我使用的两个色拉碗在边缘结合处有一定程度的泄漏。我用环氧树脂密封了接缝，然后缠上电工胶带，对这一问题进行了补救。

　　组装

　　下面是初始步骤：

　　将下滚轴安装到电机轴上。

　　将下电刷部件安装到电机外罩上。

　　封闭下半部分装置。

　　不要使用木头来制作电机外罩：木头易于使用，但会从空气中吸收湿气，从而降低范德格拉夫起电机的性能。请用塑料制作电机外罩——五金商店出售的树脂玻璃就可以。请记住留下一个口，以便将传动带安装到滚轴上；还要在顶部留下一个开口，以便将传动带安装到上滚轴上。

　　对于圆柱装置，我使用一根直径为15厘米、长度为81厘米的PVC管。我将管的一端安装在电机外罩顶部，并在管的另一端钻孔。利用螺钉或杆将上滚轴通过钻孔安装到管的顶部。根据将上滚轴安装到管中的方式的不同，您可能需要在安装前将传动带放在滚轴上。安装完上滚轴后，接下来可以将传动带的另一端安装到下滚轴上，然后封闭电机外罩。

　　最后，可以安装球面和上电刷部件。为此，我在一个色拉碗的底部割开一个小孔。然后，我使用导电的“金属粘合剂”将编织接地带固定到碗内侧。接下来，我将碗安装到15厘米到10厘米的PVC减震器。我将减震器的10厘米端插入碗的孔中，然后用硅胶堵住缝隙。接下来，我将接地带的电刷端引到减震器内部并设置好（您可能需要进行一番尝试，以获得与上滚轴部件之间的最佳距离）。

　　最后，您只需将减震器放在PVC管的顶部。请确保上电刷面向传动带，并且与下电刷处于同一侧。现在，您已经拥有一台属于自己的范德格拉夫起电机了！

　　将一段电线接到电机外罩上是个好主意，因为这样您就可以在关闭电机时使电线的另一端与球面相接触。这将使您在触摸开关时不会有轻微的触电感。另外，您可能希望无需关闭电机即可将球面放电。但是，请记住，如果您没有在操作过程中手持电线末端，那么当您拿起它的时候会有轻微的触电感。

　　利用您的新范德格拉夫起电机可以做几百万个有趣的实验，不过我将重点讨论“头发直立”实验。让一名幸运的参与者站在绝缘面上（站在包装箱顶上就可以）。参与者必须与地面绝缘。如果电荷不能在人身上累积，他/她的头发就不会直立起来。现在，让他/她将一只手放在球面上。打开范德格拉夫起电机，等着看好戏吧！

　　帮助如果您的范德格拉夫起电机不能正确充电，请确保它是清洁的。请避免沾染油污或残渣。您还可以使用它附带的吹风机除湿。每当我要使用范德格拉夫起电机时，都会执行这一流程。您会对它所产生的差异感到惊讶。您可能需要熄灭所有灯光，在黑暗中运行范德格拉夫起电机。您会看到在漏电的位置有蓝紫色的电火花喷射出来。请尝试用胶带、环氧树脂或硅消除漏电现象。您甚至可能需要同时使用这三种东西来消除漏电现象，但这样做是值得的。

　　当范德格拉夫起电机开始充电时，它会把电荷转移给接触它的人。由于人的发囊充电至相同电势，因此它们将彼此排斥。这就是头发竟然能够直立的原因。反转范德格拉夫起电机的极性后，将产生同样的结果。只要人体是绝缘的，电荷就会累积（当然，假定头发是清洁干燥的）。