静电实验中的主要仪器的结构、原理与用途

（一） 起电机

   实验室常用的起电机有两种，韦氏起电机和范氏起电机

（1） 韦氏起电机

   韦氏起电机是利用静电感应原理而制成的一种能够连续获得大量电荷的仪器，所以也叫感应起电机，这是我国目前中学静电实验中普遍应用的手动高压静电源，在正常情况下，其电压可达到几千伏至几万伏。

①结构

   仪器的结构（图1）1.底座  2.莱顿瓶  3.支架  4.放电叉绝缘手柄  5.集电杆（电流）

6.放电叉杆  7.铝（纸）箔片  8.中和电刷（感应电刷）  9.电刷杆  10.上轴及上轴螺母

11.莱顿瓶盖  12.导电弹簧  13.大皮带轮  14.连接片

                 图1                                       图2

②起电原理

起电机是利用感应作用来起电的一种仪器，当两个起电盘快速旋转时，带电系统特别是装有手柄的放电叉的球部，分别积聚起不同电性的大量电荷。

为了便于说明其工作原理，将起电机的皮带轮手柄朝向使用者方面，画成示意图（图2）。同时把瞬时针方向转动的起电盘P/,简称为内起电盘，逆时针方向转动的起电盘P简称为外起电盘，各标以箭头假如在外起电盘P的导电层S1上带上少量的正电荷，当它旋转并经过与电刷n/1相接触的内起电盘P/导电层S /1时，因感应作用使S /1带负电荷。同时与电刷的另一端n/2所接触的S /2带正电荷，外起电盘上的S2被感应带负电荷。S /1转到n/3时与n3接触的外起电盘上导电层被感应而带正电荷，同时与n4接触的外起电盘上导电层带负电荷。直流高压发生器此后当带负电荷的S /1转到集电杆E /1时，因感应作用使E 1的{jd0}带正电荷，使莱顿瓶JC1和放电叉T1积聚了负电荷。当带正电荷的S /2转到集电杆E /2时，就使莱顿瓶JC2和放电叉T2积聚了正电荷。由于{jd0}放电的作用，E /1上的正电荷和S /1上的负电荷相中和。所在当S /1 和S /2离开E /1 和E /2以后，该两导电层即不带电。但是当S /1 和S /2再分别是转到n /1 和n /2时，它们又因感应作用而各带不同电性的电荷。外起电盘上导电层也是如此。因P/ 和P转动方向相反，故内外起电盘上导电层所带的负电荷都因感应作用积聚T1上，其所带的正电荷都积聚于T2上。T1和T2所积聚的电荷达到相当多的时候，其电荷就有放电叉的球间放出，而形成火花放电，这时莱顿瓶所积聚的电荷逐渐减少。

（2）范氏起电机

范氏起电机即“范德格拉夫”起电机，是把原子核实验用的直流高压发生装置小型化，简单化的静电高压发生器，其电压高达25万伏左右。