静电感应起电机 是如何收集电荷的呢？从正转和反转 两个运行方式来说明集电原理

沃德科学仪器　04-27 17:49

J2310型静电感应起电机，又称维氏起电机， 是静电学中常用的实验仪器，在用静电感应起电 机做静电实验时，有很多学生提出静电感应起电 机如何集电的问题，本文将从正传和反转两个方面来进行说明集电过程。

1）正转集电过程

如图所示，在左边扇区，当内、外起电盘上均带正电荷的铝箔同时相向经过集电梳E1时，由于静电感应使E1感应出负电荷，而与E1相连接的放电球T1和莱顿瓶（下称C1）内则被感应出正电荷，E1感应出的负电荷又聚集在电梳尖端而形成电晕放电，结果使正电荷储集在T1和C1上。

而经过E1后带正电荷的铝箔则继续旋转，旋转到与电刷接触时，铝箔所带的正电荷则与导电杆另端电刷接触的铝箔所带的负电荷中和，当有带正电荷的铝箔持续经过1时，T1和C1就能不断地储集正电荷。同理，同时在右边扇区内、外起电盘上均带负电荷的铝箔持续经过E2后，使T2和C2内不断地储集负电荷。

当C1和C2处储集的正、负电荷不断增加，T1和T2之间的电压也随之升高，在电压达到T1和T2之间空气的击穿电压值时，T1和T2之间就会产生火花放电。

值得一提的是：大多数文章（包括仪器说明书）认为左、右扇区的导电膜铝箔分别经过E1和E2时，铝箔上所带的电荷与集电梳感应出的异种电荷形成尖端放电而中和，使经过集电梳后的铝箔不再带电（呈现电中性），并以此推演下步的起电情况。这不仅与实验事实不相符，并且以此推演出起电机反转不起电的错误结论。

2）反转集电过程

在左边扇区，当内、外起电盘上分别带负、正电荷的铝箔同时相向经过E1时，由于静电感应使E1两侧感应出正、负电荷，而与E1相连接的T1和C1内也被被感应出正、负电荷，由于正、负电荷相互抵消，结果使T1和C1内无法储集电荷。同理，T2和C2也是无法储集电荷。

起电机反转时，如果在上、下扇区安装有集电梳，跟“正转集电过程”相同，放电球和莱顿瓶便可“储集”到电荷，这在“实验探究”中已得到证实。

J2310型静电感应起电机的前后电刷位置顺时针旋转90度再固定，然后，使起电机反转才能起电（正转集电系统不能集电）。根据上述起电原理和集电原理进行模拟推演，结果说明其起电情形跟电刷位置未改变时的正转起电完全相同，用数学语言来说是“负负得正”的结果。所以它不是J2310型静电感应起电机真正意义上的反转起电。