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第164期  总第5616期  2018年06月05日  星期二
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能存储闪电的瓶子——DIY神奇的莱顿瓶雷
来源:本站原创 作者:admin 发布日期:2018-06-05 14:27:50

阵雨来临时,我们会被危险又绚丽的闪电折服;下课期间,我们会被同学从打火机上拆卸下来的点火器惊吓;秋冬季节,我们会在睡前猫在被窝里将衣服脱穿多次,只为看那静电的闪光。今天,小编就带大家把闪电存放在瓶子里,一起来做一个神奇的莱顿瓶吧!


实验目的


培养同学们对科学探究的热爱以及实践动手的能力;了解莱顿瓶的原理及发明过程。


实验材料


带盖子的玻璃瓶,细铁丝,导线(2根),乒乓球,锡箔纸,胶带,铁锤,钉子,热熔胶,气球。
 

注意事项
 

1.在用铁锤和钉子在乒乓球上敲出小孔的过程中,要注意不要砸到或扎到手指。
2.有重大疾病或身上佩戴有心律调整器、导管之类的同学不要参与此实验。
3.该实验在干燥的秋冬季节成功率更高。
 

制作方法
 

1.将瓶子平放在锡箔纸上,测量出瓶子的高度,剪下两条符合瓶子高度的锡箔纸备用。



 

2.将剪下的锡箔纸分别粘贴在瓶子外侧和内侧。
 


3.用钉子在乒乓球上敲出一个小孔,孔的大小与细铁丝相匹配。
 

 

4.将铁丝插入乒乓球的小孔中。



5.取一块锡箔纸将乒乓球包裹起来,做成一个锡球,作为导体。记得要包裹得紧一点哦。
 


6.用钉子在玻璃瓶盖上敲出一个小孔,孔的大小与细铁丝相匹配。
 


7.将做好的锡球导体插入瓶盖中,并用热熔胶将其固定在瓶盖上。
 


8.接下来,我们将一根导线的一头接在锡球的铁丝上,并将另一头粘贴在玻璃瓶内侧的锡箔纸上。
 


9.将另一根导线的一头粘贴在玻璃瓶外侧的锡箔纸上。
 


这时,我们的“莱顿瓶”就制作完成了,接下来让我们一起给莱顿瓶充电吧。


实验过程


1.将气球吹到足够大,然后将气球在头发上反复摩擦,让气球上产生的静电通过导体锡球“输入”玻璃瓶中。重复多次后,玻璃瓶中已经储存了足够多的电。

 



2.让我们选择一个伸手不见五指的小黑屋,将玻璃瓶外侧裸露的电线端接近锡球,检测一下我们充电是否成功吧。

 


充电成功后,当我们一只手抓住玻璃瓶外部的锡箔纸,另一只手触碰到导体锡球时,便会形成一个完整的电路,身体有一点酥麻的感觉。


实验原理
 

在玻璃瓶的内壁和外壁上都贴一层锡箔纸,作为电容器的两个极板,内层用电线与伸到瓶口外的细铁丝相连,细铁丝顶端再装上一个金属球。当带电体跟金属球接触时,带电体上的电荷就会沿着细铁丝和电线传到瓶的内壁,而外部的电荷就能在里面保存相当长的一段时间。等需要时,只要与金属接触一下,就可以把储存的电荷再释放出来。


莱顿瓶的发明
 

电容器又叫储电器,是用来储存电荷的容器,是无线电电子技术中常用的重要元件,莱顿瓶是最早的一种电容器。莱顿瓶是由荷兰物理学家马森布洛克于1745~1746年发明的。马森布洛克是荷兰莱顿人,莱顿瓶因此得名。简单来说,莱顿瓶和我们今天的电容器并无区别。


在马森布洛克那个时代,经常出现这种现象,即好不容易取得的电往往在空气中逐渐消失。为了寻找一种保存电的方法,马森布洛克试图将电能贮藏在装水的瓶内。他将一根铁棒用两根丝线悬挂在空中,用起电机与铁棒相连;再用一根铜线从铁棒端引出,浸在一个盛有水的玻璃瓶中,然后开始实验。他让助手一手握住玻璃瓶,他在旁使劲摇动起电机(一个绕轴旋转的玻璃球,球与人的手掌摩擦,就带电了)。这时,他助手的另一只手不小心碰到铁棒,猛然感到一次强烈的打击,全身都颤抖了一下,不禁喊叫起来。于是马森布洛克与助手互换了一下位置,让助手摇起电机,他自己用右手托住水瓶子,并用另一只手去碰铁棒, 这时他的手臂与身体也产生了一种无法形容的恐怖的感觉,“好像受了一次雷击那样”。他由此得出结论,把带电体放在玻璃瓶内可以把电保存下来。只是当时搞不清楚起保存电荷作用(按现在说法是蓄电作用)的究竟是瓶子,还是瓶子里的水。


不久,他对莱顿瓶进行了改进,把玻璃瓶的内壁与外壁都用金属箔贴上。在莱顿瓶顶盖上插一根金属棒,它的上端连接一个金属球,它的下端通过金属链与内壁相连。这样的莱顿瓶实际上是一个普通的电容器。若把它的外壁接地,而金属球连接到电荷源上,则会在莱顿瓶的内壁与外壁之间积聚起相当多的电荷。当莱顿瓶放电时,可以通过相当大的电流。
 

莱顿瓶很快在欧洲引起了强烈反响,电学家们不仅利用它们做了大量的实验,而且做了大量的示范表演,有人用它来点燃酒精和火药。其中最壮观的是法国人诺莱特在巴黎一座大教堂前所做的表演,诺莱特邀请了路易十五的皇室成员现场观看了有关莱顿瓶的表演。他让七百名修道士手拉手排成一行,队伍全长达900英尺(约275米)。然后,诺莱特让排头的修道士用手握住莱顿瓶,让排尾的人握瓶的引线,一瞬间,七百名修道士因受电击几乎同时跳起来,在场的人无不为之目瞪口呆。诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电的巨大威力。1887年,德国物理学家赫兹还在莱顿瓶放电实验中发现了电磁波。


莱顿瓶的发明,为科学界提供了一种贮存电的有效方法,为进一步深入研究电的现象提供了一种新的强有力的手段,对电学知识的传播与发展起了重要作用。
 

 

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