用廢舊光盤改進靜電實驗

蔣銀生

教科書中介紹的用絲綢摩擦玻璃棒、用毛皮摩擦橡膠棒起電效果不佳，原因是玻璃棒和橡膠棒不易保住電荷，而且摩擦起電電壓高，在高壓之下，玻璃棒和橡膠棒所帶電荷漏電較快。實驗中，我發現用毛皮摩擦光盤做靜電實驗，現象非常明顯。

用皮毛摩擦過的光盤起電有如下特點：

1.起電而不易“跑電”。光盤本身絕緣性能良好，即使用手接觸摩擦后的帶電光盤也不跑電。實驗表明，光盤摩擦起電做靜電演示實驗，達到了很好的教學效果。

2.光盤面積大，帶電量多，如果用皮毛不遺漏地摩擦光盤的整個表面，光盤就近似為一個均勻的帶電圓盤，離盤面較近的區域可視為勻強電場。

根據上述特點，我改進了若干靜電實驗。

靜電屏蔽實驗是對“處于靜電平衡的導體，內部場強處處為零”最直觀的驗證。一般物理書上介紹的實驗操作方法是：用帶電的金屬球靠近驗電器，驗電器的箔片張開；用金屬網罩罩住驗電器，讓帶電的金屬球靠近，驗電器的箔片不張開。

按照此方法做實驗，實驗現象不太明顯。這是因為金屬球不能帶較多電量，再加上金屬網罩的限制，驗電器上的金屬球與帶電金屬球不能靠得很近，因此驗電器張角很小。

鑒于上述缺點，我對實驗做了改進。如圖一甲，取兩個相同的演示驗電器，靠近放在實驗桌上，用皮毛摩擦過的光盤代替帶電金屬球從驗電器的上方靠近驗電器，兩個驗電器的箔片都張開，且張角很大。

按圖一乙所示，用金屬罩罩住左邊的驗電器，將光盤靠近，發現左邊驗電器的箔片不張開，右邊驗電器的箔片張開。最后用金屬網罩罩住右邊的驗電器，重復實驗，結果仍然是被罩的驗電器的箔片不張開。

改進后的實驗觀象明顯，可見度增大，操作方便，由單一的不同時對比變為同時對比，學生對實驗的感性認識大大增強。

一、氖泡放電實驗

1.器材

皮毛、光盤A、氖泡B（試電筆上的氖泡、電子氖泡）、鋁質盒C（易拉罐、鋁質飯盒均可）。

2.實驗過程

如圖二，將鋁質盒C放在實驗桌上，毛皮摩擦過的光盤A放在鋁質盒C上，一只手捏住氖泡B的一個極，另一個極與鋁質盒C接觸。這時，氖泡閃亮，同時發出“啪”的放電聲。氖泡B移離鋁盒C，光盤A遠離鋁質盒C。將氖泡B接觸鋁質盒C，結果又發現氖泡閃光、發聲。重復實驗，則氖泡能反復閃光、發聲。

二、滾動的易拉罐

將空易拉罐放在光滑的桌面上，然后用摩擦過的光盤靠近易拉罐，可以看到易拉罐隨著光盤的移動而滾動。

該實驗的原理是，由于易拉罐靠近帶負電的光盤感應起電，易拉罐帶上了正電，所以易拉罐隨著光盤的移動而滾動。實驗現象很形象地演示了感應起電現象。

三、轉彎散開的水滴

在空的塑料瓶底端扎一個小孔，向塑料瓶中裝滿水，接著將它固定在實驗臺上，底端放一個盛水盆，即有一股線狀水滴流入水盆中，用帶電的光盤靠近水流附近，可以明顯看到水流向光盤方向偏轉，同時四處散開。

當帶電的光盤靠近水流時，由于靜電感應，線狀的水流感應帶上相反的電荷，水滴就向著帶電光盤方向偏轉和四處散開。

以上實驗取材簡單、趣味性強，同學們在家也可以做。不過在做實驗時要注意：實驗前將光盤表面及其他絕緣材料用干凈的布擦干凈；盡量選擇空氣濕度不大的天氣，若空氣濕度大，可將光盤、驗電器放入干燥箱內烘干，以保持絕緣材料的絕緣性能。