高中物理实验创新设计汇总-六.pdf

高中物理实验创新设计汇编（六） 高中物理实验创新设计汇编（六） 电场中的导体演示实验的三种改进设计 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! 关于空腔导体电荷分布的演示 空腔导体处于静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面。但 用法拉弟圆筒演示这一现象往往不易成功。其原因除了绝缘不好 漏电外，还由于圆筒半径以及取电球半径很小，容纳的电荷较少， 它们带电时电势较高，容易放电。所以很难通过验电器演示出来。 经过多次教学实践证明，用金属网罩演示这一现象可取得满 意的效果，河南师大物理系平玉惠老师介绍其方法是： !先将金属网罩 （我们用的是直径约! # 毫米的铁丝编制的， 孔的面积约一平方厘米，网罩的高度约 厘米）内外壁分别贴上 $! 薄而质软的纸条 — 片，然后将其放在带有绝缘支座的金属圆盘 % 上。 用有机玻璃板 （我们用的有机玻璃板宽 厘米，厚约 毫 # 米，长约 厘米）摩擦，将摩擦后的有机玻璃板和金属网罩接触 ’! 并来回滑动 （使较多的电荷转移到网罩上），重复 — 次，即可看 $ 到外壁上的纸条迅速张开很大的角度 （可达 以上）而内壁的纸 ’!( 条却安然不动。这一事实说明当金属网罩 （可看作空腔导体）带 电时内壁没有电荷，仅外壁带电，因而将纸条排斥开来 （因纸条 和外壁接触带同种电荷。） #用手指接触金属网罩，即可看到因网罩失去电荷，外壁纸 条又恢复原位，而内壁纸条仍无任何变化。 # 关于空腔导体对腔内物体屏蔽作用的演示 （）将验电器放置在带有绝缘支座的金属圆盘上，然后用与 % 丝绸摩擦过的有机玻璃板靠近验电器的金属小球，即可看到验电 % 高中物理创新教学设计 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 器因受带电有机玻璃板产生的电场作用，使验电器的箔叶张开， 如图 所示。 ! （）移去有机玻璃板，将金属网罩罩在验电器上，再用和丝 绸摩擦过的有机玻璃板隔着网罩靠近验电器的金属小球，这时会 看到验电器的箔叶安然不动，如图 所示，这就说明网罩内空间的 电场强度为零；腔内的验电器得到了屏蔽。 ! 关于接地空腔导体对腔内带电体的屏蔽的演示 （）将和丝绸摩擦过的有机玻璃板靠近验电器的金属球，其 ! 箔片张开 （如图# ），说明有机玻璃板在未屏蔽前产生的电场对验 电器的作用。 图! 图 图# （）使带电的有机玻璃保持在验电 器上方不动，用另一只手拿着金属网罩 （手拿网罩，相当于将金属网罩外壁接地） 罩在有机玻璃板上 （注意不要和有机玻璃 板接触），此时，即可看到原来张开的箔 叶回到原来的位置如图$ 所示。这就说明 了接地金属空腔屏蔽了腔内的带电体。 另外也可以用小型的半导体收音机代 替验电器说明导体空腔对腔内物体的屏蔽 图$ 作用，效果也很好。做法是先将半导体收 高中物理实验创新设计汇编（六） 音机打开，选择一个电台 （注意音量不要太大，教室内的同学能 听到即可），然后一手拿着半导体收音机，一手拿着金属网罩将收 音机放入网罩