靜電發生器——裝置、工作原理和應用
電荷 — 兩個大小相等的相反電荷抵消時的現象。如果兩個帶相反電荷的物體彼此距離很近,就會在它們之間跳動火花,並聽到短促的爆裂聲。
一個帶電物體對另一個以電荷為單位的物體的作用力稱為電勢。電位差就是電壓。
第一種獲取方式 電荷 靜電場由各種材料(毛皮、羊毛、絲綢、皮革和其他材料)與玻璃、樹脂、 橡皮 ETC。)。同時,電壓和電荷都非常小。通過機械轉移引起的電荷感應和積累使得產生的電壓略有增加成為可能。
隨後,為了獲得高電壓,根據靜電引導(感應)原理創建了帶有旋轉圓盤的連續運行機器。然而,這些機器無法獲得高功率,主要用作教育機構物理辦公室的設備。
物體帶電和靜電感應
傳遞給電荷體的信息稱為 電氣化... 文章中描述 身體帶電和電荷相互作用 正離子和負離子的形成過程給出了物體帶電過程的概念:它在於電子從一個物體轉移到另一個物體。
因此,身體的電荷是由身體的過量或不足決定的。 電子……可以通過各種方式使物體帶電,其中摩擦、接觸、方向、電荷轉移都是技術性的。
相反的過程——恢復身體的中性狀態(中和)——包括為其提供缺失數量的電子或從中去除多餘的電子。
在摩擦起電過程中,如果沒有額外的電荷從外部傳遞到任何一個接觸物體,則兩個物體都帶有相同數量的不同符號的電量。當物體連接時,它們的電荷被完全中和。
這樣,電荷不會產生或消失,而只會從一個物體轉移到另一個物體。這使我們相信電荷守恆定律的存在,例如 能量守恆定律.
靜電 ——靜止電荷。由於兩個非導體或一個非導體與金屬(例如電機傳動帶)之間的摩擦而發生,但不一定是固體。
某些液體或氣體的摩擦也會產生靜電。皮膚非常乾燥的人會積聚電荷。在運動過程中(纖維在皮膚上的摩擦),織物中會產生大量靜電,織物會粘附在身體上並阻止運動。
在易燃易爆的環境中,靜電會變得很危險,在這種環境中,一個火花就可以點燃整個物體。在這種情況下,有必要通過一些金屬裝置立即將靜電荷釋放到地面或空氣中,這些金屬裝置的導電性可以通過加濕或輻射來增加。
靜電感應 — 在位於電線附近的其他電荷的影響下電線上出現電荷(遠處的身體帶電)。
在外來電荷的作用下,在導體的最近端感應(產生)電荷,其符號與從外部作用的電荷符號相反,在導體的遠端,相同符號的電荷。在這種情況下,兩個感應電荷的大小相等,也就是說,感應只會導致導線上的電荷分離,但不會改變導線上的總電荷(因為感應電荷的總和為零)。
感應電荷的大小及其位置是由導體內部不應該有靜電場的條件決定的。因此,感應電荷的位置使得它們產生的電場簡單地破壞由感應電荷產生的導線內部的場。
靜電感應的一個例子:在不帶電的驗電器中,正電荷和負電荷數量相等,因此驗電器不帶電。
如果帶正電荷的玻璃棒接近它,那麼自由電子將同時被吸引到它,同時驗電器的正電荷被排斥。
負電荷集中在更靠近玻璃棒的地方,與之相連,而正電荷被排斥,因此位於驗電器的背面——它是自由的。
驗電器現已通電。然而,這種狀態並不持久。值得移除玻璃棒,因為電荷分離為正負電荷被破壞,驗電器的中性狀態恢復並且它的葉子返回到原來的位置。
驗電器 — 一種可以確定身體帶電的電荷的裝置。它由一根頂端帶有球或板的金屬棒和底部的兩塊自由懸掛的金屬板組成。驗電器的操作基於以下原理:同名物體相互排斥(參見 - 驗電器的工作原理).
靜電感應是產生的原因之一 自然界中的閃電, — 大氣靜電最強大和最危險的表現形式。
閃電 它是雲的各個部分、單個雲、雲和地球之間、從地球到雲之間的大氣放電。換句話說,閃電可以定義為持續時間很短的電流,一種使電位均衡的電火花。
范德格拉夫靜電發生器
出於科學和技術目的(例如,在核物理、放射生物學、X 射線治療、材料測試、探傷等方面),需要能夠產生數百萬伏電壓的設備。
這些設備是技術先進的靜電發生器,具有高直流電壓。其中最著名的是范德格拉夫發電機,由美國物理學家於 1829 年發明 羅伯特·范德格拉夫 (1901 - 1967).![]()
電壓為 7 兆伏的范德格拉夫發電機 (1933)
發電機是一個金屬空心球,安裝在絕緣材料製成的高空心柱上。球的尺寸和柱子的高度由發電機所需電壓的極限決定(例如,對於電壓為5MV的發電機,球的直徑達到5m)。絕緣材料(絲綢、橡膠)的環形帶在柱內移動,用作將電荷轉移到球體的傳送帶。
當您向上移動時,條帶在設備底部運行,經過連接到電源一極的刷子 直流電 大約 10,000 V 的電壓(合適的整流器可以用作此電源)。范德格拉夫在設計他的第一台靜電發電機時使用了該設備 用真空管.
范德格拉夫靜電發生器裝置
電荷從這個刷子的尖端向下流到傳送帶上,傳送帶將電荷帶入球內,並通過第二個刷子傳遞到球的外表面。為了改進將帶子的不帶電部分向下移動的過程,相反符號的電荷被轉移,借助於從帶電球上移除的刷子。
由於靜電感應,電刷上出現負電荷,通過放電將其帶到皮帶的下降部分。然後該電荷被轉移到電刷和接地的下輥,通過它們被釋放到地面。
隨著磁帶繼續移動,球上的電荷會增加,直到它達到預定的閾值,該閾值由球的直徑和它到另一個電極或到地面的距離決定。
隨著磁帶繼續移動,球上的電荷會增加,直到它達到預定的閾值,該閾值由球的直徑和它到另一個電極或到地面的距離決定。
為了增加電壓,安裝了兩個這樣的裝置,其中的球接收相反符號的電荷。因此,例如,為了獲得 10 MV 的電壓,使用了兩台發電機,相對於地面充電至 +5 MV 和 -5 MV,並安裝在彼此相距一定距離的地方,以致擊穿電壓的可能性小於比給定的關閉。

目前,有大量不同型號的靜電發生器,包括那些重複范德格拉夫設計的。它們既用於物理實驗,也用於娛樂和動作演示。 靜電.
挺有趣的: 摩擦電效應納米發電機 (TENG)