用废旧光盘改进静电实验

蒋银生

教科书中介绍的用丝绸摩擦玻璃棒、用毛皮摩擦橡胶棒起电效果不佳，原因是玻璃棒和橡胶棒不易保住电荷，而且摩擦起电电压高，在高压之下，玻璃棒和橡胶棒所带电荷漏电较快。实验中，我发现用毛皮摩擦光盘做静电实验，现象非常明显。

用皮毛摩擦过的光盘起电有如下特点：

1.起电而不易“跑电”。光盘本身绝缘性能良好，即使用手接触摩擦后的带电光盘也不跑电。实验表明，光盘摩擦起电做静电演示实验，达到了很好的教学效果。

2.光盘面积大，带电量多，如果用皮毛不遗漏地摩擦光盘的整个表面，光盘就近似为一个均匀的带电圆盘，离盘面较近的区域可视为匀强电场。

根据上述特点，我改进了若干静电实验。

静电屏蔽实验是对“处于静电平衡的导体，内部场强处处为零”最直观的验证。一般物理书上介绍的实验操作方法是：用带电的金属球靠近验电器，验电器的箔片张开；用金属网罩罩住验电器，让带电的金属球靠近，验电器的箔片不张开。

按照此方法做实验，实验现象不太明显。这是因为金属球不能带较多电量，再加上金属网罩的限制，验电器上的金属球与带电金属球不能靠得很近，因此验电器张角很小。

鉴于上述缺点，我对实验做了改进。如图一甲，取两个相同的演示验电器，靠近放在实验桌上，用皮毛摩擦过的光盘代替带电金属球从验电器的上方靠近验电器，两个验电器的箔片都张开，且张角很大。

按图一乙所示，用金属罩罩住左边的验电器，将光盘靠近，发现左边验电器的箔片不张开，右边验电器的箔片张开。最后用金属网罩罩住右边的验电器，重复实验，结果仍然是被罩的验电器的箔片不张开。

改进后的实验观象明显，可见度增大，操作方便，由单一的不同时对比变为同时对比，学生对实验的感性认识大大增强。

一、氖泡放电实验

1.器材

皮毛、光盘A、氖泡B（试电笔上的氖泡、电子氖泡）、铝质盒C（易拉罐、铝质饭盒均可）。

2.实验过程

如图二，将铝质盒C放在实验桌上，毛皮摩擦过的光盘A放在铝质盒C上，一只手捏住氖泡B的一个极，另一个极与铝质盒C接触。这时，氖泡闪亮，同时发出“啪”的放电声。氖泡B移离铝盒C，光盘A远离铝质盒C。将氖泡B接触铝质盒C，结果又发现氖泡闪光、发声。重复实验，则氖泡能反复闪光、发声。

二、滚动的易拉罐

将空易拉罐放在光滑的桌面上，然后用摩擦过的光盘靠近易拉罐，可以看到易拉罐随着光盘的移动而滚动。

该实验的原理是，由于易拉罐靠近带负电的光盘感应起电，易拉罐带上了正电，所以易拉罐随着光盘的移动而滚动。实验现象很形象地演示了感应起电现象。

三、转弯散开的水滴

在空的塑料瓶底端扎一个小孔，向塑料瓶中装满水，接着将它固定在实验台上，底端放一个盛水盆，即有一股线状水滴流入水盆中，用带电的光盘靠近水流附近，可以明显看到水流向光盘方向偏转，同时四处散开。

当带电的光盘靠近水流时，由于静电感应，线状的水流感应带上相反的电荷，水滴就向着带电光盘方向偏转和四处散开。

以上实验取材简单、趣味性强，同学们在家也可以做。不过在做实验时要注意：实验前将光盘表面及其他绝缘材料用干净的布擦干净；尽量选择空气湿度不大的天气，若空气湿度大，可将光盘、验电器放入干燥箱内烘干，以保持绝缘材料的绝缘性能。