维氏起电机的工作原理与结构解析

日期: 2024-06-14 08:11:02|浏览: 413|编号: 53582

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维氏发电机包括充电盘、放电球、莱顿瓶、感应刷、滑轮、收集梳和连接件。充电盘上包有许多片铝箔,如图37-1所示。 图37-1 【实验原理】感应发电机是一种能不断获得和积累更多正负电荷的实验装置。莱顿瓶是用来储存电能的电容器。感应发电机两边各有一个莱顿瓶,两个莱顿瓶分别收集不同种类的电荷,作为电源的正极和负极。当顺时针摇动转轮上的曲柄时,由于静电顺序铝排在铜前,所以充电盘转动时铝片与刷子上的铜丝摩擦而带正电荷,铜丝带负电荷。 如图所示:假设金属铝片S1刚被摩擦时带电Q1,同直径上的铝片S2带电Q2,且Q1、Q2大小不同。如图37-2所示。当圆盘旋转90°时,S1与反向电刷Bˊ相对,S2ˊ和S1ˊ分别与S1、S2相对。假设Q1>Q2,由于S1ˊ与S2ˊ间有电刷连接,会引起自由电子移动,使S1ˊ带正电,S2ˊ带负电,图37-2(b)。当圆盘再旋转45°时,S1、S2分别顺时针旋转至与电极相连的悬浮电刷E2、E1处,并在那里放电,使E1、E2带正电,而这些正电荷就积聚在莱顿瓶C1、C2中,图37-2(c)。

当圆盘再旋转45°,即S1旋转到与前刷B对应位置时,S1与S1ˊ相对,S2与S2ˊ相对。刚刚放电的S1和S2已经不再带电,S2ˊ带负电,使S2感应带正电,另外由于与金属刷上的铜丝发生摩擦,也带上正电。在二者的共同作用下,S2带正电;对于S1来说,S1ˊ上的正电荷使它感应带负电。由于金属刷的连接,S2所带的正电荷将引起电子移动(如图37- 3所示),使S1带负电。这样,虽然有摩擦产生的正电荷,但会被以上两个作用产生的负电荷所抵消,所以S1仍然带负电,图37- 2(d)。 当圆盘再旋转45°时,S1ˊ和S2ˊ刚好分别旋转到悬浮的电刷E2ˊ和E1ˊ处,带正电的S1ˊ在E2ˊ处放电后不再带电,E2ˊ上的负电荷被中和,使E2ˊ带正电,这些正电荷经莱顿瓶C2积累到放电叉T2的放电球上;带负电的S2ˊ在E1ˊ处放电后不再带电,E1ˊ上的正电荷被中和,使E1ˊ带负电,这些负电荷经莱顿瓶C1积累到放电叉T1的放电球上,图37-2(e)。

若圆盘再旋转45°,S1又与S2ˊ相遇,S2与S1ˊ相遇,此时S1、S2正对着反向电刷Bˊ。S1ˊ和S2ˊ分别在E2、E1处放电后,不再带电,此时电荷的变化类似过程(d),故与S1相对的S2ˊ带正电,与S2相对的S1ˊ带负电,图37-2(f)。当圆盘再旋转45°时,S1、S2恰好分别转向悬浮的电刷E1、E2。S1在E1处放电,使负电荷积累到放电莱顿瓶连接件、收集梳、放电球、感应刷、铝箔、带电盘、滑轮上。

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