范氏起電機的膠帶為何不轉

何永健

(永昌縣第一高級中學 甘肅 永昌 737200)

VG-180A型范氏起電機，是根據范得格拉夫的起電原理而設計的一種能發生很高電壓和較強電場的新型起電機，如圖1所示．由于它結構新穎、操作方便，起電速度快，實驗效果好，起電電壓高達180 kV，最高可達250 kV，能做靜電吸引和排斥、火花放電、演示電場線方向、靜電除塵等多個靜電實驗．實驗時，電極球上所帶電荷較多，與其他導體的靜電感應作用效果明顯直觀，使用安全，在大學、中學的物理實驗教學中用途極廣，很受廣大師生的歡迎．但它價格高昂，配套部件要求嚴格，很難用其他配件代替，現在很多教儀廠家提供的物理教儀目次中，已很少看到這種儀器了．以前，有些學校存留的舊儀器，就顯得彌足珍貴．如何使它繼續為物理教學更好地發揮作用，合理維修就成為一個值得探討的問題．筆者就遇到起電機膠帶不轉動，導致無法起電的難題．

圖1

仔細研究起電機的組成結構，電極球被高絕緣的有機玻璃筒所支承，上下有兩個輥．下輥與電機直連，通過膠帶帶動上輥，上下輥都是由高級絕緣的合成樹脂制成，橡膠帶由特殊合成橡膠制成，如圖2所示．起電時，上輥與膠帶摩擦而產生的負電荷，被上輥旁的集電梳所收集，在電極球上蓄積起很高的電勢．同時，膠帶與上輥摩擦而產生的正電荷，由膠帶送到下輥，被下輥旁的集電梳收集入地．而下輥產生的負電荷，由膠帶送到上輥，被集電梳收集．

圖2

起電機膠帶的轉動主要是靠與電機相連的下輥的轉軸帶動的，下輥的轉軸又與電機的轉軸緊緊地套在一塊圓柱形的特制厚膠套中． 當電機快速轉動時，圓柱形的厚膠套與下輥的轉軸、電機的轉軸之間都存在著較大的摩擦力，由于其相互之間較大摩擦力的作用，下輥的轉軸也隨著電機的轉軸一起轉動．

若起電機連續使用多年，一方面因放置環境溫度、濕度不斷變化，必然會引起其圓柱形厚膠套的老化變形；另一方面實驗時，下輥的轉軸、電機的轉軸都與其厚膠套之間多次摩擦，使其厚膠套與它們的接觸面逐漸變得松軟光滑，它們之間的摩擦力就會極大地減小．因此，就會出現兩種故障：一種較為嚴重的是電機轉軸的轉動無法直接帶動下輥轉軸的轉動；另一種是下輥不套膠帶時，電機轉軸的轉動雖能勉強帶動下輥轉動，但下輥被套上膠帶，增大了膠帶對下輥的壓力后，下輥卻無法正常轉動.這兩種故障都會導致膠帶不能正常轉動，起電機無法起電．

筆者經過多次觀察、反復實驗后，考慮到采取更換套在下輥的轉軸與電機轉軸之上的圓柱形厚膠套的方法，但符合實驗要求的特制厚膠套在短時間內難以找到和制作．再仔細研究起電機的轉動原理后，采用幾束細鐵絲緊密結實地捆扎厚膠套，并使鐵絲結頭與膠套面保持光滑平整不影響其轉動，增大厚膠套與電機、下輥轉軸之間的壓力，自然也就增大了它們之間的摩擦力，下輥隨電機的轉動自然會轉動．按照上述辦法簡單維修后，起電機又工作如常了，自己也頗感欣慰．