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第166期  总第5626期  2018年07月06日  星期五
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有趣的静电小实验——富兰克林铃
来源:本站原创 作者:admin 发布日期:2018-07-06 08:32:23

静电在我们的生活中是经常出现的一种现象,最简单的静电实验莫过于用塑料直尺在头发上摩擦后吸起小纸片了。今天,小编带大家做一个能够发声的静电小实验——富兰克林铃。一起动手试试吧!

 

实验目的


了解富兰克林铃的实验原理以及富兰克林在电学方面的贡献;激发同学们的科学探究精神,培养动手实践能力。


实验材料


易拉罐2个,导线2根,电蚊拍1个,吸管1根,剪刀1把,胶带、棉线若干。
 

注意事项


1.在使用剪刀剪掉导线的塑料皮层时,注意不要剪到手指,还要把握好尺度,不要将导线剪断。
 

2.实验中的电伏虽然不大,但也会像冬天开金属门把手那样将你吓一跳,因此,同学们要注意安全。同时,要注意绝缘,不然宝贵的静电就会通过你的身体流失掉了。同学们可以戴上绝缘手套。
 

实验步骤


1.将准备好的易拉罐底部朝上并排放好,中间留有一段间距。



2.拆下一个易拉罐环,用棉线打个结,将易拉罐环牢牢绑住。
 


3.将棉线的另一端系在吸管上。
 


4.把两根导线的四个头均剪掉一小段塑料皮层,露出里面的金属线。
 


5.用胶带将两根导线的一端分别粘贴在易拉罐的底部。



6.将两根导线的另一端缠绕在电蚊拍上。



 

7.将绑好易拉罐环的吸管架到两个易拉罐上。
 


 

8.此时,开启电蚊拍的开关,易拉罐环就会来回敲打易拉罐,发出悦耳的铃声了。
 


 

实验原理
 

实验中导线与易拉罐和电蚊拍相连,形成了一个完整的电路,也就产生了电源的正、负极。假设左边的易拉罐接电源的正极,易拉罐环被静电吸引过去,与它接触,因为易拉罐环是铝制的,具有导电性,因此它也就带上了正电。带上正电之后,因为同性相斥,易拉罐环就与左边的易拉罐相排斥,运动到右边,与右边带负电的易拉罐相接触。接触以后易拉罐环就带上负电,于是又与右边易拉罐相排斥,向左运动。这种状态不断重复,我们就能看到易拉罐环左右打击易拉罐,发出响声,因此将它叫作静电铃。因为这个装置是由美国著名的科学家本杰明·富兰克林发明的,所以又叫富兰克林铃。这个装置最初被用来作为雷暴的预警装置。富兰克林把装置的一端与屋顶的避雷针连接,另一端与水井里的铁制水泵连接,作为地线。当然,富兰克林不会用易拉罐环,他用的是铃铛。

 

E学课堂

 

富兰克林的电学贡献
 

本杰明·富兰克林是18世纪美国最伟大的科学家和发明家。他在电学、数学、热学、光学、气象学、地质学、声学及海洋航行等方面都有涉猎,但其在电学方面的研究最为突出,是探索电学的先驱者之一。
 

为了深入探讨电运动的规律,他创造了许多专用名词,如正电、负电、导电体、电池、充电、放电等,成为世界通用的词汇。他借用了数学上正负的概念,第一个科学地用正电、负电概念表示电荷性质,并提出了电荷不能创生也不能消灭的理论,后人在此基础上发现了电荷守恒定律。富兰克林在电学方面的贡献具体表现为:
 

1.说明各种电现象的理论,最早提出电荷守恒定律
 

就在一个简单的放电实验中,富兰克林取得了第一个重要发现。他让A、B两人分别站在木箱上,用莱顿瓶分别使他们带上玻璃电和松香电,又让A、B向站在地上的第三个人C放电,结果都有火花闪现。但是如果A、B带电后先互相握手,再向C放电,结果都没有火花闪现。富兰克林由此发现玻璃电和松香电可以互相抵消,于是总结出电荷有两类,他把玻璃电叫作正电,把松香电叫作负电,分别用“+”“-”符号来表示,并提出了电的单流体学说。他认为:每个物体都有一定量的电,电只有一种。摩擦不能创造出电,只是使电从一个物体转移到另一个物体上,它们的总电量不变。物体上带过量电的称为带正电,不足的称为带负电。由于这些概念的引入,电成为可以定量的物理量。


2.揭开雷电现象的秘密,制作了避雷针
 

在1749年到1751年间,富兰克林仔细观察和研究了雷、闪电和云的形成,提出了云中的闪电和摩擦所产生的电性质相同的推测。1752年他在费城进行了著名的风筝实验:在雷电交加的情况下,利用风筝将大气电收集到莱顿瓶中,使其充电,由此证明了他所提出的“闪电和静电的同一性”的设想。


根据这一设想和对尖端接地导体放电现象的发现,1750年他提出了关于避雷针的建议。避雷针的发明不仅可以防止闪电所导致的严重危害,同时也破除了迷信,揭示了自然力的真实性质。

 

 

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