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范式起电机简介

范式起电机，即范德格拉夫起电机（Van de Graaff generator），又称范德格拉夫加速元件，是一种用来产生静电高压的装置。该装置于1929年由荷兰裔美国物理学家罗伯特·杰米森·范德格拉夫发明。范德格拉夫起电机通过传送带将产生的静电荷传送到中空的金属球表面。范德格拉夫起电机非常易于获得非常高的电压，现代的范德格拉夫起电机电势可达500万伏特。

范式起电机的起电原理

摩擦起电原理

范氏起电机静电荷来源是基于两种不同材料摩擦起电的原理（包括紧密接触起电）。一般说来两种不同的材料发生摩擦时都会发生电荷的转移，获得电子的材料带负电；失去电子的材料带正电。由于金属材料的自由电子很容易转移，保存这些电荷特别困难，所以实际应用中都采用绝缘材料摩擦来获得静电荷。绝缘体摩擦产生的电荷称为束缚电荷，其涵义为，这些电荷在哪里产生就停留在哪里而不能在绝缘材料上移动。范氏起电机的两个摩擦对象是：下滚轮与传送带。根据需要适当地选择两种材料的组合：可以使下滚轮带正电、传送带带负电；调换材料的组合也可使带电情况相反。交流电动机与下滚轮共轴，接通220V交流电源，电动机随即带动下滚轮转动。下滚轮与传送带之间的摩擦和紧密接触作用，导致两介质带上异种电荷。这里不妨假设下滚轮带正电，传送带带负电。

范式起电机——故障排除

范氏起电机是静电理论知识综合实践应用的范例，掌握了范氏起电机的结构和工作原理后不难排除起电机的常见故障。结合我们在教学实验中遇到的故障及排除方法做出概括性陈述。

电动机不转或旋转无力

范氏起电机一般使用电容启动式单相交流电动机驱动滚轮转动，使用日久后启动电容器容易漏电变质甚至完全损坏，此时出现电动机旋转无力或者只有交流声而不旋转的现象。可照原来电容器的容量和耐压数值购买新的电容器并且更换。

范式起电机——故障排除方法介绍

起电机正常工作但起电量较小

这也是经常发生的故障，造成故障的原因可能来自几个方面。一是自激梳的位置发生偏移。由前文分析可知，集电梳就是一排整齐的金属尖针，而金属尖针紧密连续的排列就等同于金属刀片。电荷自激原理告诉我们，集电梳可以实现下滚轮的正电荷通过尖面放电原理产生的负电荷，且附着于传送带而上行。因此自激梳如果出现偏移就不能很好地发挥电荷自激装置的作用，起电机只能产生微弱的静电荷。可以仔细地调整自激梳到“合适位置”----使得自激梳尽量靠近传送带但不要碰触传送带；二是集电梳的位置发生偏移。集电梳如果与传送带距离太大即不能很好地收集静电荷；集电梳如果与传送带的距离过近则容易划伤传送带，也不能正常地收集静电荷。可以通过反复仔细的调节集电梳的左右两侧螺母使其到达合适位置，这里的“合适位置”与自激梳的要求相同；三是前面说到的潮湿问题以及仪器不清洁问题也是造成起电机电荷量小的原因。