靜電除塵演示裝置的改進(jìn)

林瑞漢

（東莞市第一中學(xué)，廣東 東莞523000）

1 引 言

靜電除塵是靜電最重要的應(yīng)用，是給學(xué)生展現(xiàn)物理理論在實踐中的應(yīng)用的極好的例子.制作靜電除塵的演示裝置并不困難，許多教學(xué)雜志上都可以找到介紹自制靜電除塵演示裝置的文章，教材也給出了自制演示裝置的模型，材料的要求不高，自己動手制作難度不大.但是，演示裝置普遍存在缺點：一是高壓電源的使用存在一定的危險，且與靜電知識的聯(lián)系不緊密；二是現(xiàn)象的展示不清晰，靠近觀察時，實驗效果很明顯，但在教室的講臺上演示時，坐在教室中間和后排的學(xué)生，就很難看清楚了.

2 問題的解決

第一個問題不難解決，利用感應(yīng)起電機(jī)代替高壓電源，既能體現(xiàn)實驗與“靜電”的聯(lián)系，又很安全，而且利于知識的承接，學(xué)習(xí)靜電除塵時正好是靜電這一章的最后一節(jié)，展現(xiàn)了靜電的應(yīng)用，這一章的演示實驗都以感應(yīng)起電機(jī)作為靜電的來源.當(dāng)然，使用起電機(jī)代替高壓電源以后，除塵效果會差，這可以通過增加演示裝置圓筒周圍金屬絲的圈數(shù)來增強(qiáng)除塵的效果，實際應(yīng)用中效果非常明顯（金屬絲采用漆包線，避免彼此接觸導(dǎo)電）.

第二個問題的關(guān)鍵是，距離稍遠(yuǎn)煙在空氣中飄飛時看不清楚.解決的思路有2條：一是找到顏色比較鮮艷的煙或讓煙濃一些，容易觀察；另一條思路是設(shè)計觀察的輔助設(shè)備.

沿著第一條思路尋求改進(jìn)，效果不理想.總結(jié)失敗的經(jīng)驗，主要在于：一是讓煙濃則往往煙的源頭發(fā)熱量很大，自制裝置很難承受.比如，多數(shù)的相關(guān)文章都提到蚊香，實際情況中蚊香的煙不濃且味較重，而如果通過點燃很多的蚊香來來增加煙量，則熱量太大.另一點是，普通的煙都是灰白色，黑煙易于觀察但通常與較大火焰共存，也是發(fā)熱量太大，且很容易把整個實驗裝置熏黑，而其他顏色較鮮艷的煙一般都有毒，不適合作為教學(xué)演示.

在煙的來源問題上，筆者采用了燒香拜佛的香，它比蚊香或其他的煙味道更好，且毒性也相對小，并且持繼性好，均勻釋放，同時點燃多支，并用廢棄的月餅鐵皮盒制作成“煙箱”（如圖1所示為打開狀態(tài)，使用時要蓋上蓋子）.“煙箱”一方面可有效地控制煙的走向，另一方面也可以作為燃煙材料的容器，避免燃燒可能產(chǎn)生的危險.

圖1 煙箱

沿著第二條思路，經(jīng)多次探究，實驗改進(jìn)得到了順利進(jìn)展.因平常看不清楚的灰塵在陽光下卻很清晰，那么煙在光的照射同樣也會變得清晰.為此自制了輔助燈，如圖2所示，用錫紙給白熾燈（功率100W）做燈罩，控制燈光的照射方向（與觀察實驗的方向垂直），燈的亮度較大，燈罩作用是避免強(qiáng)光照射到眼睛影響對實驗的觀察.如圖3所示，燈光開啟前與開啟后實驗現(xiàn)象的對比非常明顯，有了燈光輔助，坐在教室最后面的學(xué)生也能夠看得很清楚了.

改進(jìn)后的靜電除塵演示裝置如圖4所示，在課堂展示時很清晰、很方便，對物理課堂教學(xué)起到很好的輔助作用.

圖2 輔助燈

圖3 輔助燈開關(guān)對比圖

圖4 改進(jìn)后的靜電除塵演示裝置

［1］季永青.自制靜電除塵演示器［J］.實驗教學(xué)與儀器，2006（9）：41.

［2］陶力沛.物理（選修3-1）［M］.第1版.廣州：廣東教育出版社，2004：29.