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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。

电荷自激原理

摩擦起电的电荷量太小，不能使金属球带上足够多的静电荷，大球与小球之间不能产生强烈的火花放电。因此仪器还需要电荷的自激机制。下滚轮、传送带、自激梳三者构成了电荷自激系统。在摩擦起电的过程中，负电荷被传送带源源不断地运走，但正电荷只能聚集在下滚轮，而且越聚越多。这样下滚轮正电荷的面密度就大大高于传送带的负电荷的面密度，因此正电荷是矛盾的主要方面：下滚轮周围空间的电场就是正电荷形成的强大电场。在正电荷电场作用下导致自激梳发生尖面放电，由于传送带的中介隔离作用，尖面放电放出的负电荷不能与下滚轮的正电荷相遇中和，这些负电荷只能吸附于传送带且被上行的传送带带走。运转一定时间后，下滚轮的带电荷增加量与泄漏量达到动态平衡。一定量的正电荷通过自激梳的尖面放电可产生的负电荷，这就是范氏起电机的电荷自激原理。实验表明：取下自激梳仅依靠摩擦电荷对金属球充电它只能带有微弱电荷。

范式起电机怎样玩出快乐？ 

1.使秀发竖起：因为人身安全导电性，因此 当起电机运作时，电荷便传入的身上。由于秀发上的电荷相互之间抵触，秀发便竖立起来。

 2.吸引住发泡胶球：当发泡胶球移近起电机的球型罩时，发泡胶球中分子内的电荷遍布将产生变化。在分子内，正负极两方面的电荷被轻度地分离出来，造成说白了电极化的状况。这时球型罩上的电荷与分子内反过来的电荷造成细小的吸附力，进而吸引住全部发泡胶球。 

3.造成火花放电：把接地装置的金属材料圆球移近起电机的球型罩时，强劲的静电场使电荷由球型罩跃向金属材料圆球，在空气中造成很多正离子和电子器件。由于正离子的能态比不通电的气体分子高，因此 他们便自发性地释放出来动能，造成火苗。这也是在空气中的自放电状况，比如雷电便是电荷从一片云跃向另一片云或地板的自放电状况。 

4.造成电风：通电电导体的尖面地区具备较高的表层电荷相对密度，而电荷相对密度越高，所造成的静电场越强。

范式起电机的 【试验状况】 

1.使头发竖起：因为人身安全导电性，因此 当起电机运作时，电荷便传入的身上。由于头发上的电荷相互之间排斥，头发便竖立起来。（照片想象）