玻璃帶電實驗中應該注意的一個問題

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 初中物理 來源: 高中學習網(wǎng)

在現(xiàn)行的中小學物理教材中講述過“用絲綢磨擦過的玻璃棒帶正電”。我通過實驗發(fā)現(xiàn):如果玻璃棒的溫度升高,用絲綢磨擦過的玻璃棒,玻璃棒既可以帶正電也可以帶負電; 同時玻璃體也可能由絕緣體轉變?yōu)閷щ婓w。實驗介紹如下:

1 實驗器材

小學或中學實驗室常規(guī)配備的靜電實驗盒三盒(我使用的是四川省教學儀器廠出產(chǎn)的J238靜電實驗盒),1500瓦電爐一個; 220伏交流電源一臺, 220伏帶燈座白熾燈泡一個, 酒精噴燈一盞,自制帶電極玻璃體(用廢舊220伏白熾泡除掉泡狀外殼和鎢絲),220伏白熾燈座一只,電工用實驗板一塊,220伏開關一只,適合220伏用導線若干。

2 實驗操作規(guī)程及實驗結果:

2.1 玻璃棒磨擦起電實驗

(1) 用干燥清潔的毛皮和橡膠棒(或塑料棒) 相磨擦,使橡膠棒帶上負電荷(按現(xiàn)行教材規(guī)定) 并放在絕緣支架上,再用干燥清潔的玻璃棒和絲綢相磨擦,使玻璃棒帶電并接近但不接觸前一根帶負電橡膠棒時, 可以觀察到橡膠棒被“拉”著在支架上旋轉,即相互吸引,證明此時用絲綢磨擦過的玻璃棒帶正電荷。

(2) 在地面上放好1500瓦電爐,在距爐面豎直高30 ~40厘米左右的地方架起可橫放玻璃棒的框架,將幾根實驗用玻璃棒放于其上, 接通電爐烘烤,此時玻璃棒的環(huán)境溫度可以達到50~85攝氏度左右,當烘烤時間在30~50分鐘左右,取烘后的玻璃棒與干燥清潔的絲綢相磨擦,將磨擦后帶電的玻璃棒接近不接觸操作規(guī)程1中支架上帶負電的橡膠棒(也可重新按操作1使之帶上負電荷) 時,可觀察到橡膠棒被“推”著旋轉,即相互排斥; 將磨擦后帶電的玻璃棒(烘后的) 接近不接觸操作1中放在支架上帶正電的玻璃棒(也可重新按操作1使之帶上正電荷) 時,可觀察到(操作1中) 玻璃棒被“拉”著在支架上旋轉,即相互吸引, 由此可以證明用絲綢磨擦玻璃棒(烘烤后的) 帶負電荷。

上述實驗證明:在常溫條件下, 用絲綢磨擦過的玻璃棒帶正電荷, 在上述相對的特殊條件下,用絲綢磨擦過的玻璃棒帶負電荷。

2.2 玻璃體絕緣性能實驗

實驗1 用220伏用導線將220伏帶燈座白熾燈泡和開關串聯(lián)安裝在電工用實驗板上,然后連接在交流電源220伏輸出端,在檢查串聯(lián)無誤和保證安全的條件下,接觸電源,合上開關,可觀察到:白熾燈發(fā)光,說明線路器材完好。

實驗2 將自制帶電極玻璃體安裝在220伏白熾燈座上,再將其串聯(lián)安裝在上述實驗1的線路之中,在檢查整個串聯(lián)無誤和保證安全的條件下,接通電源,合上開關,可觀察到:白熾燈不發(fā)光,說明自制帶電極玻璃體不導電,可以證明此玻璃體具有絕緣性,說明“玻璃是相當良好的絕緣體”(九年義務教育三年制初級教科書物理《導體和絕緣》一課中結論)。

實驗3 上述實驗2通電時,用酒精噴燈外焰加熱自制帶電極玻璃體,當玻璃體被加熱達到紅熾狀態(tài)時,可觀察到:白熾燈發(fā)光,說明自制帶電極玻璃體導電, 可以證明此玻璃體具有導電性,此時的玻璃體是導電體。上述實驗證明玻璃既可以是絕緣體又可能是導電體。具體原因估計與玻璃的原子分子結構及溫度效應有關。歡迎老師們繼續(xù)探索研究。


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