静电除尘演示装置的改进

2014-12-01林瑞汉

物理实验 2014年2期

林瑞汉

（东莞市第一中学，广东东莞523000）

1 引言

静电除尘是静电最重要的应用，是给学生展现物理理论在实践中的应用的极好的例子.制作静电除尘的演示装置并不困难，许多教学杂志上都可以找到介绍自制静电除尘演示装置的文章，教材也给出了自制演示装置的模型，材料的要求不高，自己动手制作难度不大.但是，演示装置普遍存在缺点：一是高压电源的使用存在一定的危险，且与静电知识的联系不紧密；二是现象的展示不清晰，靠近观察时，实验效果很明显，但在教室的讲台上演示时，坐在教室中间和后排的学生，就很难看清楚了.

2 问题的解决

第一个问题不难解决，利用感应起电机代替高压电源，既能体现实验与“静电”的联系，又很安全，而且利于知识的承接，学习静电除尘时正好是静电这一章的最后一节，展现了静电的应用，这一章的演示实验都以感应起电机作为静电的来源.当然，使用起电机代替高压电源以后，除尘效果会差，这可以通过增加演示装置圆筒周围金属丝的圈数来增强除尘的效果，实际应用中效果非常明显（金属丝采用漆包线，避免彼此接触导电）.

第二个问题的关键是，距离稍远烟在空气中飘飞时看不清楚.解决的思路有2条：一是找到颜色比较鲜艳的烟或让烟浓一些，容易观察；另一条思路是设计观察的辅助设备.

沿着第一条思路寻求改进，效果不理想.总结失败的经验，主要在于：一是让烟浓则往往烟的源头发热量很大，自制装置很难承受.比如，多数的相关文章都提到蚊香，实际情况中蚊香的烟不浓且味较重，而如果通过点燃很多的蚊香来来增加烟量，则热量太大.另一点是，普通的烟都是灰白色，黑烟易于观察但通常与较大火焰共存，也是发热量太大，且很容易把整个实验装置熏黑，而其他颜色较鲜艳的烟一般都有毒，不适合作为教学演示.

在烟的来源问题上，笔者采用了烧香拜佛的香，它比蚊香或其他的烟味道更好，且毒性也相对小，并且持继性好，均匀释放，同时点燃多支，并用废弃的月饼铁皮盒制作成“烟箱”（如图1所示为打开状态，使用时要盖上盖子）.“烟箱”一方面可有效地控制烟的走向，另一方面也可以作为燃烟材料的容器，避免燃烧可能产生的危险.

图1 烟箱

沿着第二条思路，经多次探究，实验改进得到了顺利进展.因平常看不清楚的灰尘在阳光下却很清晰，那么烟在光的照射同样也会变得清晰.为此自制了辅助灯，如图2所示，用锡纸给白炽灯（功率100W）做灯罩，控制灯光的照射方向（与观察实验的方向垂直），灯的亮度较大，灯罩作用是避免强光照射到眼睛影响对实验的观察.如图3所示，灯光开启前与开启后实验现象的对比非常明显，有了灯光辅助，坐在教室最后面的学生也能够看得很清楚了.

改进后的静电除尘演示装置如图4所示，在课堂展示时很清晰、很方便，对物理课堂教学起到很好的辅助作用.