玻璃帶電實驗中應該注意的一個問題

在現行的中小學物理教材中講述過“用絲綢磨擦過的玻璃棒帶正電”。我通過實驗發現：如果玻璃棒的溫度升高，用絲綢磨擦過的玻璃棒，玻璃棒既可以帶正電也可以帶負電；同時玻璃體也可能由絕緣體轉變為導電體。實驗介紹如下：

1 實驗器材

小學或中學實驗室常規配備的靜電實驗盒三盒（我使用的是四川省教學儀器廠出產的J238靜電實驗盒），1500瓦電爐一個；220伏交流電源一臺，220伏帶燈座白熾燈泡一個，酒精噴燈一盞，自制帶電極玻璃體（用廢舊220伏白熾泡除掉泡狀外殼和鎢絲），220伏白熾燈座一只，電工用實驗板一塊，220伏開關一只，適合220伏用導線若干。

2 實驗操作規程及實驗結果：

2.1 玻璃棒磨擦起電實驗

（1）用干燥清潔的毛皮和橡膠棒（或塑料棒）相磨擦，使橡膠棒帶上負電荷（按現行教材規定）并放在絕緣支架上，再用干燥清潔的玻璃棒和絲綢相磨擦，使玻璃棒帶電并接近但不接觸前一根帶負電橡膠棒時，可以觀察到橡膠棒被“拉”著在支架上旋轉，即相互吸引，證明此時用絲綢磨擦過的玻璃棒帶正電荷。

（2）在地面上放好1500瓦電爐，在距爐面豎直高30~40厘米左右的地方架起可橫放玻璃棒的框架，將幾根實驗用玻璃棒放于其上，接通電爐烘烤，此時玻璃棒的環境溫度可以達到50~85攝氏度左右，當烘烤時間在30~50分鐘左右，取烘后的玻璃棒與干燥清潔的絲綢相磨擦，將磨擦后帶電的玻璃棒接近不接觸操作規程1中支架上帶負電的橡膠棒（也可重新按操作1使之帶上負電荷）時，可觀察到橡膠棒被“推”著旋轉，即相互排斥；將磨擦后帶電的玻璃棒（烘后的）接近不接觸操作1中放在支架上帶正電的玻璃棒（也可重新按操作1使之帶上正電荷）時，可觀察到（操作1中）玻璃棒被“拉”著在支架上旋轉，即相互吸引，由此可以證明用絲綢磨擦玻璃棒（烘烤后的）帶負電荷。

上述實驗證明：在常溫條件下，用絲綢磨擦過的玻璃棒帶正電荷，在上述相對的特殊條件下，用絲綢磨擦過的玻璃棒帶負電荷。

2.2 玻璃體絕緣性能實驗

實驗1 用220伏用導線將220伏帶燈座白熾燈泡和開關串聯安裝在電工用實驗板上，然后連接在交流電源220伏輸出端，在檢查串聯無誤和保證安全的條件下，接觸電源，合上開關，可觀察到：白熾燈發光，說明線路器材完好。

實驗2 將自制帶電極玻璃體安裝在220伏白熾燈座上，再將其串聯安裝在上述實驗1的線路之中，在檢查整個串聯無誤和保證安全的條件下，接通電源，合上開關，可觀察到：白熾燈不發光，說明自制帶電極玻璃體不導電，可以證明此玻璃體具有絕緣性，說明“玻璃是相當良好的絕緣體”（九年義務教育三年制初級教科書物理《導體和絕緣》一課中結論）。

實驗3 上述實驗2通電時，用酒精噴燈外焰加熱自制帶電極玻璃體，當玻璃體被加熱達到紅熾狀態時，可觀察到：白熾燈發光，說明自制帶電極玻璃體導電，可以證明此玻璃體具有導電性，此時的玻璃體是導電體。

上述實驗證明玻璃既可以是絕緣體又可能是導電體。具體原因估計與玻璃的原子分子結構及溫度效應有關。歡迎老師們繼續探索研究。

參考文獻：

［1］人民教育出版社物理室編著的九年義務教育三年制初級中學教科書<物理>第二冊

(欄目編輯王柏廬)