怎样才能成功

2023年1月28日发(作者：excel取整函数)怎样才能成功地做好静电实验

点击数：1057 次 录入时间：2008-4-15 8:59:00 编辑：lixiangmail

摘要：简要分析静电实验难做的原因，讨论做好实验的方法。

关键词：静电 实验 经验。

静电演示实验是物理教师感到最难做的物理实验之一，有时在实验准备时能做成功，一上讲台就莫名其妙地不灵了。因此，一些老师很怕做静电演示实验，特别是在天气不好的阴雨天气。



影响静电实验成败的因素颇多，仪器、材料、天气、操作、洁净等等。这些因素作用在具体的仪器条件和实验环境下，往往使问题变得复杂和捉摸不定。讨论这些因素的作用，对每一实验方法及仪器结构和原理的理解，才能在具体的实验条件下发现问题的症结，及时采取有效措施使实验得以成功。



１． 静电的特点及其所导致的漏电问题

静电的特点是高电压，微电量。这一特点使得静电电荷很容易漏，且常常是一漏就光。这种情况在天气潮湿时尤为突出。为什么会这样呢？人们自然会想到潮湿的空气绝缘性差，静电电荷自然容易通过暴露于空气中的带电部分而漏掉。这就使不少老师只有在天气干燥时才敢在课堂上做静电演示实验。实际上这是没有把握漏电的关键所致，因为常见的漏电实际上主要是由于材料的绝缘性能不好引起的。这里特别要指出的是，对于静电来说，在低压情况下（如交流市电）我们所熟悉的不少绝缘体，如硬纸板、干木棒、塑料电线甚至玻璃棒，橡胶棒都是不可*的绝缘体，在空气潮湿、材料老化变性或表面不甚清洁时更是如此。课本中介绍的用丝绸摩擦玻璃棒和用毛皮摩擦胶棒的起电方法之所以效果不佳，原因不是用这些材料摩擦时不能起电，而是玻璃棒和橡胶棒不易保持住电荷，空气不够干燥时，通常被我们视为绝缘体的这些材料在静电（高压）条件下形同导体，漏电之快，出乎意料。这就是影响静电实验诸因素中最致命的一个。



在进行静电实验前，必须对仪器进行仔细检验，所有绝缘部分（如绝缘导体的支杆、支座、起电盘的手柄、验电器导电杆与外壳之间的绝缘塞等）都必须采用绝缘性能良好的材料。这里特别值得一提的是使用石蜡可以起到很好的绝缘效果。因为石蜡不仅绝缘性能好，防潮性能甚佳。使用时可将蜡熔化后敷一层在绝缘部分的表面，或用蜡块作为对地绝缘的垫块，使实验获得较好效果。



２． 摩擦起电的方法



摩擦起电是课堂教学中最常用的使用方法，对它的微观机理，一般教材限于知识要求的程度只是给出一个总的解释，即是由于得失电子而带电。但对在摩

擦

过程中电子转移的物理机理，一些教师存有误解，以致影响在实验中有效地使用这一方法。如有些人认为摩擦致热导致电子的转移，因而只有快速反复地摩擦才能起电，有经验的老师在不易起电时，往往是通过紧压摩擦，而不是压而不紧地反复摩擦而成功起电的，其中的道理就与起电的机理有关。从物理过程的本质上讲，摩擦带电是一种接触带电，它是由于物体内的电子 出功不同，相互紧密接触时，外层电子轨道相互重叠，导致物体的电子转移所致的。据此，相互摩擦的两种材料之间挤压得越紧，就越容易实现电子在两种材料之间的转移，而使之分别带电。



３． 静电仪器结构原理



要正确有效地使用仪器，使用者对仪器的结构、原理必须要有正确的理解。现行课本中静电仪器主要是验电器。验电器的结构并不复杂，原理也不难理解，但乃有不少人对它缺乏真正理解。例如，在怀疑验电器的漏电时，常常有人会将绝缘块垫在验电器的底座下面，以为电荷是从底座漏到地上了。实际上，这样做对防止验电器漏电是一点作用也没有的。这是因为验电器之所以能检验电荷是因为导电杆和可以转动的指针是连通的，当导电杆带电后，指针也会带同种性质的电荷，同种电荷之间相互排斥而使指针偏转一定的角度，从而反映出带电情况，验电器的漏电实际上是导电杆所带的电荷漏至验电器的外壳，而外壳连底座是可以接地的，把底座和地绝缘开并不能阻止导电杆的电荷漏到外壳。只有导电杆与外壳之间的绝缘塞才是起这个作用的。若绝缘塞绝缘性能不好，使电荷漏到外壳，则将极大地影响验电器的偏转。因为在静电平衡时，导体的电荷只分布于其外表面。在导电杆与外壳导通的情况下，导电杆、指针及外壳成为一个导体，而指针及导电杆的壳内部分处于整个导体的内部，将得不到电荷，指针因此不会产生偏转，在验电器底座下加上绝缘座也只能完全是徒劳的。因此，防止这类验电器漏电的正确方法是设法保持导电杆和外壳之间的高度绝缘。具体方法：首先是尽量选用绝缘性能良好的材料（如用有机玻璃做绝缘塞），其次是在绝缘塞和外壳之间及绝缘塞表面敷一层石蜡并保持其表面清洁和干燥。经过这样处理的验电器只要其指针偏转灵活，就可以保证灵敏可*，即使在较潮湿的天气漏电也不会很快。



总之，在静电实验中要做到以下三点：



（1） 做摩擦起电实验时，摩擦的次数不一定越多越好，只要抽拉两三次，最后一次将棒握紧快速抽出，就能获得较好的起电效果。

（2） 摩擦起电在冬季

容易成功，在春、夏季湿度较大的教室

内常会发生困难，除了加强室内通风外，可备一个电吹风将使用的器材吹1~2分钟就能得到较大的改善。

（3）要注意清洁，棒上的污物、粉笔屑应预先擦干净。 手汉较多的人应带上胶皮手套或塑料手套，否则会影响实验效果。















































§4.3 训练三 研究静电学演示实验







【训练目的】



1.究静电实验成败的关键。



2.掌握静电学几个演示实验的操作方法。



3.分析韦氏感应起电的原理，掌握使用操作规则。



【实验器材】



韦氏感应起电机、范德格拉夫感应起电机、指针验电器、箔片验电器、有机玻璃棒、橡胶棒、丝绸、毛皮、塑料唱片、起电板、有机玻璃板、塑料板、自制冰桶、尖形导体、验电球、金属网罩、自制尖端放电教具、金属平板、自制静电除烟、静电植绒教具。



【仪器简介】



1.韦氏感应起电机



韦氏感应起电机的结构如图4－19所示。主要部分有：



①前后绝缘转盘：盘上贴有许多导电铝箔片，工作时前盘沿顺时针方向转动，后盘沿逆时针方向转动(相对于操作者而言)。



②导电刷：连接在固定于转轴的电刷杆的两端，分别与前后盘软性接触，两杆互成90°且与水平线的夹角为45°。圆盘转动时，电刷依次将中心对称的两张箔片接通。



③集电梳：呈针状，位于圆盘水平直径左右两端，其尖端与盘面相对。



④菜顿瓶：实际上就是两只电容器，其内壁电极分别与左右电梳相连，外壁电极通过底板上的导电连杆彼此相通。



⑤放电杆与放电球：与电梳和菜顿瓶的内壁电极相连。使用感应起电机须知：



①摇转起电机时，必须顺时针方向摇，如果逆转将不能起电。



②摇转起电机时，速度要由慢至快，转速不可太高，否则会影响电刷和箔片的接触，反而不能起电。



③转动圆盘后，须注意放电球的极性，略微分开两个放电球，慢慢转动手柄，则带负电的放电球上出现微弱的紫色光，带正电的放电球上出现分叉的小火花。



④如果用起电机使其它静电器带电，可以用导线金属夹或验电器电杆把静电仪器和放电杆连接起来。



⑤调节放电球的距离时，只能操作绝缘柄。如果停止起电实验时，必须先将放电杆直接接触，放电后才能触摸各种部件。



⑥每次起电前须对起电机做好清洁干燥处理，否则，可能影响起电效果。



2.范德格拉夫感应起电机



范德格拉夫起电机是一种新型起电机，大型的范德格拉夫起电机能产生10V以上的高电压，是研究原子瓜时用来加速带电粒子的重要设备之一。



一般情况下，空腔

导体上的电荷只分布在外表面上。利用这个性质，如果不断地将电荷传给空腔

导体，能使空腔导体获得很高的电势。参看图4－20，这是一个范德格拉夫电子静电起电机的原理示意图。A是空心金属球壳，由绝缘B支撑。绝缘柱内有套在两个滑轮D和D上的传送带C(由绝缘物制成)，下面的滑轮机由电动机M拖动，使传送带不停地运转。放电针E和刮电针F是正对着绝缘传送带的一排尖齿的金属针。放电针E与(5～10)×104V的高压直流电源H的负极相接，H的正极接地，由于放电针E的尖端放电，使传送带上带有负电荷。当负电荷随传送带移到刮电针F附近时，负电荷就通过F而传送到金属球A的个表面上。随着传送带不停地运转，球上的负电荷就越来越多，负电势也越来越大。图4－21是范德格拉夫质子静电起电机原理示意图，用来加速带正电子的粒子，工作原理与电子静电起电机相似。



【实验内容】



静电实验有两个特点：第一是电压高，可以达数千伏乃至数万伏。因而通常情况下的绝缘体，如木头、玻璃、橡胶、胶木棒等都会失去绝缘性能，故电荷极易流失；第二是电量少，一经漏电很快就会漏完。因此，做好静电实验的关键在于解决绝缘问题。







一、电荷守恒实验







电荷守恒是说明电子论的一个重要实验。在有条件的学校，一般都有专门的法拉第圆桶(又叫冰桶)，该圆桶可以装在箔片验电器或指针验电器上使用。即使条件差的农村中学，也可以自制教具来做这种实验。



例如，自制一个玻璃瓶箔片验电器和用于摩擦起电的有机玻璃板、塑料板，如图4－22所示。



摩擦起电板用(2～3)mm厚的有机玻璃板和聚丙烯(或乙烯)塑料板制成长20mm、宽15mm左右的两块长方形小板，再用树脂胶将两块小板分别粘在两根长120mm左右的细有机玻璃棒的一端，另一端当作柄。



图4-22



玻璃瓶箔片验电器各部分如图所示，上端的法拉第圆桶可用开口空心金属球制作，也可以用金属铝片做成一个扁形的矩形铁盒(一端不封闭)来代替。



先用干燥的无油渍的布把两块起电板擦干净，再放在酒精灯火焰的上方略微烘烤一下(以消除板上的残存电荷)。



按下列步骤演示：



①先将未经摩擦的两块起电板分别插入空心导体中，验电器指针不偏转。两块合起来一起放入，指针也不偏转，说明两块板都不带电。



②用两手分别握持起电板的柄，用力将两块板迅速摩擦几下(分离时要快一点)以后，将其中任意一块放入空心圆筒中(不要碰筒壁)，验电器的金属箔片均可张开一定角度，如图4－23(甲)所示。



图4-23



如果将板从球内抽出后，箔片

就立即闭合。这说明各板都带有电荷，箔片张开是静电感应现象。



③当把两板同时放入空心金属筒内时，验电器仍

闭合。但抽出任意一块板时，箔片均张开。将抽出的板重新放入空筒内与另一块板重合时，箔片再次闭合，如图4－23(乙)所示。



这说明两板带有的电荷是等量异性的。



这里再介绍一种自制的验电器，如图4－24所示。



图4-24



用石蜡块(15cm×6cm×3cm)作底座，用(1～2)mm厚的铁皮制作导杆，用很薄的电容器极间绝缘纸卷在细竹针上贴成管状抽出，再分两段插在一小段圆珠笔芯的两头，用小针在笔芯正中钻一小孔，作为验电器的指针，然后用一根漆包线(或钢丝)作轴，把指针装在导杆的固定孔内，就做成了自制验电器。



用薄铁皮做成一个扁形矩形桶作为冰桶，用一张小塑料唱片和一个带绝缘柄的同样尺寸的圆木板作为互相摩擦起电的物体。按照图4－25所示。



重复前面的操作步骤。



图4-25







二、电场中的导体







静电平衡时，净电荷只分布在导体的外表面上。



1.方法一



①经摩擦起电的有机玻璃棒或橡胶棒，在尖形导体上来回转动着摩擦导体带电。反复做几次，使尖形导体积累较多电荷。



②用手摸一摸验电球，使验电球残余电荷消失，然后接触指针验电器，验电器的指针一动不动，说明验电球不带电。



③用验电球接触尖形导体之后，再与验电器接触，验电器的指针偏转，这表明尖形导体的外表面带电。参看图4－26(甲)所示。



④用手摸一摸验电器与验电球，去掉二者的电荷。



⑤用验电球接触尖形导体凹进去的圆锥表面，再与验电器接触，验电器指针不偏转，如图4－26(乙)。



这表明尖形导体的内表面上没有电荷。



由此可见，静电平衡时，净电荷只分布在导体的外表面上。



2.方法二



在金属网罩的内表面与外表面各贴箔片，如图4－27所示与感应起电机连接。摇动感应起电机，使金属网罩带电。可以看见罩外壁的箔片都张开了，而罩内壁的箔片依然下垂。经过比较，也可知道净电荷分布在导体的外表面上。



3.静面屏蔽



安忠、刘炳■所编的《中学物理实验教学研究》上，介绍了这样一个有趣的静电屏蔽实验：把一只小鸟装在金属网罩内，再把石蜡放在石蜡绝缘座地。在金属网内外各装验电羽，然后把感应起电机的一个放电极与金属网罩连在一起，使另一个放电板靠近金属网。当摇动感应起电机时，可以察觉到放电极与金属网之间发生火花与声响，网外的验电羽张开，而网内的验电羽却纹丝不动。小鸟并未被高压电击，仍在网内自由自在的活动。如图4－28

所示。



法拉第曾经做过一只巨大的金属网，把自己关在内。任凭金属网罩(接一极)与外电极之间火花四溅，他在罩内谈笑自若。这都说明带电导体内部没

有电场存在。



静电屏蔽实验可以这样做：找一只灵敏的指针验电器，外壳接地。用一只经摩擦起电后的橡胶棒靠近验电器的上端。由于静电感应，验电器的指针将张开，如图4－29(甲)所示。



但是，手握金属网，将它插进橡胶棒与验电器之间，验电器的指针将闭合，如图4－29(乙)所示。



将金属网拿开，验电器指针重新又张开。这说明金属网在这里屏蔽了橡胶棒的静电场。







三、演示尖端放电







本书第八章§8.3中教具制作“奔马”，就是很好的演示尖端放电的教具。



尖端放电现象还可以演示“电风吹烛”如图4－30所示。



这是因为当针尖端形成强电场时，使尖端周围的空气分子发生电离，因此产生大量的离子，反过来又受到尖端附近离子的作用(同性相斥、异性相吸)而形成“电风”。同样的道理，它又可以使纸风车旋转起来，参看图4－31所示。







四、平行板电容器的电容







把一块金属板和静电计金属杆相连，可以演示平行板电容器与哪一些因素有关。



如图4－32所示。



先给静电计充电，静电计的指针将会偏转一个角度，手持另一金属板的绝缘柄，将两板逐渐靠近(不能相碰)，可以看到静电计指针张开的角度随两板间距离减少而变小。反之，指针偏转角增大。由此可说明平行板电容器的电容量和板间距离有关，距离越小电容量越大。



如图4－33所示。



图4－32图4－33



在前面实验基础上，保持两金属板距离不变，把其中一块板上下移动，以改变两板相对面积。这时会发现静电计指针张开的角度随着两板相对面积的减少而增大。由此说明平行电容器的电容量随相对面积的增大而增大。



如图4－34所示。



保持两金属板距离和相对面积不变，在两板间插入或抽出玻璃板，可看到静电计指针偏转角度随着玻璃板的插入或抽出而减少或增大。如果插入其它电介质(如有机玻璃、唱片等)时也有同样情况。但插入的介质不同，指针偏转角度变化也不同。由此说明平行板电容器的电容量跟两板间的电介质有关。



注意实验中插入电介质之前，应先用手摸一下电介质表面以消除残存电荷。







五、演示静电的应用







1.静电除烟



参看本书第七章§7.3“静电除烟”。



2.静电植绒



参看本书第七章§7.3“静电植绒”。



【思考题】



1.做电荷守恒的冰桶的大小对实验有无影响？为什么？应该怎样自制冰桶？



2.除了这个训练内

容中使尖形导体带电的方法，你还有哪几种方法可以使尖形导体带电？试一试，总结出最好的方法。



3.为了消除电介质上的剩余电荷，常常把电介质拿到火上烘烤一下。试阐述其中原因。

















静电基本实验

百科名片

jingdian jiben shiyan， 静电基本实验， electrostatic fundamental experiments， 描述静电学中基本物理现象的基础性实验。早在公元前约 600年古希腊已有关于静电现象的初步文字记载，到16世纪中期开始有了一些静电现象的实验研究，后来逐步发展为系统的定量研究。这组实验确定了：电荷只有正、负两种；电荷守恒；库仑静电作用力定律等。



目录



摩擦起电

传导和绝缘

正电和负电

感应起电

法拉第冰桶实验

库仑扭秤实验

编辑本段摩擦起电

用毛皮摩擦过的琥珀或胶木棒，能够吸取碎草、纸屑等轻细物体，这是一种静电效应。能产生静电效应的物体带有电荷，叫做带电体。 静电效应可用验电器检验。早期的验电器是用蚕丝悬挂一个木髓球（图1 木髓球验电器）构成的木髓球验电器。在带电体周围，对木髓球显示吸引力的空间就是存在静电场的空间。比较精确的检验得用金箔验电器。

编辑本段传导和绝缘

可由下列实验了解传导和绝缘的现象。 ① 手持胶木棒中段，用毛皮摩擦其一端,然后移近验电器，便能吸引木髓球。如果把未经摩擦的一端移近验电器，则没有这种吸引力。可见在胶木棒上摩擦生成的电荷保留在原处，不会转移到别处去。 ② 换用金属棒重复上述实验,验电器检查不出金属棒带电的任何迹象。 W.吉伯根据实验①和②的结果，按能否用摩擦方法使材料带电，从而把材料分为“电质”和“非电质”。 ③ 持金属棒中央的胶木手柄,用毛皮摩擦金属棒的一端，然后把金属棒移近验电器，可知金属棒两端都已带电。实验说明金属不但能借助摩擦而带电，并且能把电荷转移到金属的其他部位，这种现象叫做传导或导电。 金属的导电作用可进一步用实验证明。用手指轻触上述带电的金属棒，或持另一根金属棒同它接触，它就丧失了吸引木髓球的能力，说明原先带的电荷通过金属和人体已全部传导入地。如果改用胶木棒接触带电的金属棒，金属棒就仍然有吸引木髓球的能力，说明胶木棒不导电。据此电质和非电质应分别正名为电的导体和绝缘体。金属是良好的导体，玻璃、树脂、胶木、丝绸等是良好的绝缘体。

编辑本段正电和负电

正电和负电的概念，起源于下列一些实验。 ① 以毛皮摩擦使两根树脂棒带电,其中一根是用细丝线

水平悬置的（图2带电体的作用力）,再把另一根向它移近，它就受到斥力而后退。 ② 改用丝绸摩擦两条玻璃棒重演上述试验,带电的玻璃棒也互相推斥。 ③ 把用毛皮摩擦过的树脂棒水平悬置在丝线上,再用丝绸摩擦过的玻璃

棒靠近它，两者会互相吸引。 法国科学家 C.-F.迪费用类似的方法对多种材料进行试验后提出:有两种而且只有两种性质不同的电。玻璃棒经丝绸摩擦后所带的电可做为一种电的代表，迪费称为“玻璃电”；树脂棒经毛皮摩擦后所带的电为另一种电的代表，迪费称为“树脂电”。后来，玻璃电改称正电或阳电；树脂电改称负电或阴电。迪费还提出静电力的定性规律：异性电相吸，同性电相斥。 用毛皮摩擦树脂棒，用丝绸摩擦玻璃棒，然后把这两根带异性电的棒分别悬挂。把毛皮移近树脂棒，或把丝绸移近玻璃棒，都表现出相吸；而把毛皮移近玻璃棒，或丝绸移近树脂棒，则都表现出相斥。这说明摩擦使异性电同时出现在互相摩擦的一对物体上。

编辑本段感应起电

令一对支持在绝缘座上的导体B和C互相接触（图3静电感应）,然后把带电体A移近导体B的右测。如果A带的是正电，则因异性电相吸，导体B的右端出现负电；同时，因同性电相斥,导体C的左端出现正电。这种现象叫做静电感应。如果这时把导体B和C分开，就可以使两端感应的电荷分别保留在两导体上。 导体B和C所获得的电荷的性质可用验电器检验。令带电体A接触验电器的木髓球，它从A通过传导获得正电后，就被斥离。然后，移此验电器试验B和C导体，带有正电的木髓球被B吸引而被C推斥,证明前者带有负电,后者带有正电。

编辑本段法拉第冰桶实验

1843年，M.法拉第将一只盛冰用的锡铅合金桶（直径为7英寸,高为10.5英寸）和一只灵敏的金箔验电器相连接（图4冰桶实验）,进行了一系列精确的实验，并得出了定量的结论。 ① 用丝线悬挂带电的导体球,从冰桶小口降到冰桶内腔深处,但不接触桶壁（图5实验①示意）。如果导体球带的是正电，由于静电感应作用，桶壁内表面就出现负电，正电则转移到桶壁外表面和验电器下端，原先垂下的两片金箔因而得到正电，互相排斥而张开。 ② 移动带电球在桶内的位置,只要不提升到靠近桶口的地方，金箔的张角就保持不变。所以金箔的张角能可靠地显示深入桶内的电荷。把带电球体提出桶外，移到远处，金箔就下垂。 ③ 令桶内的带电球体与桶壁内表面接触,金箔张角不变。然后把球体提出桶外，金箔张角仍不变。但球体已丧失了全部电荷。

④ 令带电球体悬在桶内,金箔张开，然后以手指触一下桶壁外表面，金箔就下垂，表示冰桶外表面和验电器上原先感应的电荷通过人体传入大地。再提出带电球体，金箔又张开。但桶外表面的电荷与球体的电荷性质相反。再把带电球体放入桶内，金箔由张开转入下垂。待

球体落到桶底，与桶壁接触后，再提出桶外，全过程中金箔始终保持下垂，可见球体已失去了所有的电荷。 ⑤ 令带电的导体球A悬在桶内深处，观察金箔的张角。然后把任意形状和材料构成的不带电的导体球 B悬入桶内，金箔张角不变。令B和A接触，张角仍不变。最后把物体B提出桶外,因为B把从A分得的那部分电荷带走了，所以张角缩小。 ⑥ 把丝绸系在绝缘棒的下端,与玻璃棒一同伸入桶内，互相摩擦，金箔保持下垂不动。如果把丝绸或玻璃棒撤出桶外，金箔就张开同样的角度。 冰桶实验①～④的结果表明，静电感应作用下出现的异性电荷是等量的。实验⑥的结果表明，摩擦起电必定使等量的异性电荷同时出现。所以，无论用感应方法或用摩擦方法都不能产生电荷，只能使共存的等量异性电荷互相分离。分离的等量异性电荷的重新结合叫做中和。中和只是使异性电荷的静电效应互相抵消，绝不是电荷的消灭。 实验⑤的结果表明，传导只能使分离出来的电荷分配于导体A和B，电荷的总量既不增也不减。 以上全部结果可概括为一条，即电荷不能创生也不能消灭，任何过程中系统内正电荷与负电荷的代数和保持不变，这就是电荷守恒定律。电荷守恒定律经过一切物理事实的检验而得到公认。

编辑本段库仑扭秤实验

库仑用他精心设计的扭秤直接用实验确立了静止电荷之间的作用力的著名定律，后人命名为库仑定律。 静电实验采用现代的一些绝缘材料如有机玻璃、塑料等,效果好些。但是静电实验对环境有较高的要求,在通常条件下，做定量的静电实验是相当困难的。 （蒋仁渊）





























静电基本实验

百科名片

jingdian jiben shiyan， 静电基本实验， electrostatic fundamental experiments， 描述静电学中基本物理现象的基础性实验。早在公元前约 600年古希腊已有关于静电现象的初步文字记载，到16世纪中期开始有了一些静电现象的实验研究，后来逐步发展为系统的定量研究。这组实验确定了：电荷只有正、负两种；电荷守恒；库仑静电作用力定律等。



目录



摩擦起电

传导和绝缘

正电和负电

感应起电

法拉第冰桶实验

库仑扭秤实验

编辑本段摩擦起电

用毛皮摩擦过的琥珀或胶木棒，

能够吸取碎草、纸屑等轻细物体，这是一种静电效应。能产生静电效应的物体带有电荷，叫做带电体。 静电效应可用验电器检验。早期的验电器是用蚕丝悬挂一个木髓球（图1 木髓球验电器）构成的木髓球验电器。在带电体周围，对木髓球显示吸引力的空间就是存在静电场的空间。比较精确的检验得用金箔

验电器。

编辑本段传导和绝缘

可由下列实验了解传导和绝缘的现象。 ① 手持胶木棒中段，用毛皮摩擦其一端,然后移近验电器，便能吸引木髓球。如果把未经摩擦的一端移近验电器，则没有这种吸引力。可见在胶木棒上摩擦生成的电荷保留在原处，不会转移到别处去。 ② 换用金属棒重复上述实验,验电器检查不出金属棒带电的任何迹象。 W.吉伯根据实验①和②的结果，按能否用摩擦方法使材料带电，从而把材料分为“电质”和“非电质”。 ③ 持金属棒中央的胶木手柄,用毛皮摩擦金属棒的一端，然后把金属棒移近验电器，可知金属棒两端都已带电。实验说明金属不但能借助摩擦而带电，并且能把电荷转移到金属的其他部位，这种现象叫做传导或导电。 金属的导电作用可进一步用实验证明。用手指轻触上述带电的金属棒，或持另一根金属棒同它接触，它就丧失了吸引木髓球的能力，说明原先带的电荷通过金属和人体已全部传导入地。如果改用胶木棒接触带电的金属棒，金属棒就仍然有吸引木髓球的能力，说明胶木棒不导电。据此电质和非电质应分别正名为电的导体和绝缘体。金属是良好的导体，玻璃、树脂、胶木、丝绸等是良好的绝缘体。

编辑本段正电和负电

正电和负电的概念，起源于下列一些实验。 ① 以毛皮摩擦使两根树脂棒带电,其中一根是用细丝线水平悬置的（图2带电体的作用力）,再把另一根向它移近，它就受到斥力而后退。 ② 改用丝绸摩擦两条玻璃棒重演上述试验,带电的玻璃棒也互相推斥。 ③ 把用毛皮摩擦过的树脂棒水平悬置在丝线上,再用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近它，两者会互相吸引。 法国科学家 C.-F.迪费用类似的方法对多种材料进行试验后提出:有两种而且只有两种性质不同的电。玻璃棒经丝绸摩擦后所带的电可做为一种电的代表，迪费称为“玻璃电”；树脂棒经毛皮摩擦后所带的电为另一种电的代表，迪费称为“树脂电”。后来，玻璃电改称正电或阳电；树脂电改称负电或阴电。迪费还提出静电力的定性规律：异性电相吸，同性电相斥。 用毛皮摩擦树脂棒，用丝绸摩擦玻璃棒，然后把这两根带异性电的棒分

别悬挂。把毛皮移近树脂棒，或把丝绸移近玻璃棒，都表现出相吸；而把毛皮移近玻璃棒，或丝绸移近树脂棒，则都表现出相斥。这说明摩擦使异性电同时出现在互相摩擦的一对物体上。

编辑本段感应起电

令一对支持在绝缘座上的导体B和C互相接触（图3静电感应）,然后把带电体A移近导体B的右测。如果A带的是正电，则因异性电相吸，导体B的右

端出现负电；同时，因同性电相斥,导体C的左端出现正电。这种现象叫做静电感应。如果这时把导体B和C分开，就可以使两端感应的电荷分别保留在两导体上。 导体B和C所获得的电荷的性质可用验电器检验。令带电体A接触验电器的木髓球，它从A通过传导获得正电后，就被斥离。然后，移此验电器试验B和C导体，带有正电的木髓球被B吸引而被C推斥,证明前者带有负电,后者带有正电。

编辑本段法拉第冰桶实验

1843年，M.法拉第将一只盛冰用的锡铅合金桶（直径为7英寸,高为10.5英寸）和一只灵敏的金箔验电器相连接（图4冰桶实验）,进行了一系列精确的实验，并得出了定量的结论。 ① 用丝线悬挂带电的导体球,从冰桶小口降到冰桶内腔深处,但不接触桶壁（图5实验①示意）。如果导体球带的是正电，由于静电感应作用，桶壁内表面就出现负电，正电则转移到桶壁外表面和验电器下端，原先垂下的两片金箔因而得到正电，互相排斥而张开。 ② 移动带电球在桶内的位置,只要不提升到靠近桶口的地方，金箔的张角就保持不变。所以金箔的张角能可靠地显示深入桶内的电荷。把带电球体提出桶外，移到远处，金箔就下垂。 ③ 令桶内的带电球体与桶壁内表面接触,金箔张角不变。然后把球体提出桶外，金箔张角仍不变。但球体已丧失了全部电荷。 ④ 令带电球体悬在桶内,金箔张开，然后以手指触一下桶壁外表面，金箔就下垂，表示冰桶外表面和验电器上原先感应的电荷通过人体传入大地。再提出带电球体，金箔又张开。但桶外表面的电荷与球体的电荷性质相反。再把带电球体放入桶内，金箔由张开转入下垂。待球体落到桶底，与桶壁接触后，再提出桶外，全过程中金箔始终保持下垂，可见球体已失去了所有的电荷。 ⑤ 令带电的导体球A悬在桶内深处，观察金箔的张角。然后把任意形状和材料构成的不带电的导体球 B悬入桶内，金箔张角不变。令B和A接触，张角仍不变。最后把物体B提出桶外,因为B把从A分得的那部分电荷带走了，所以张角缩小。 ⑥ 把丝绸系在绝缘棒的下端,与玻璃棒一同伸入桶内，互相摩擦，金箔保持下垂不动。

如果把丝绸或玻璃棒撤出桶外，金箔就张开同样的角度。 冰桶实验①～④的结果表明，静电感应作用下出现的异性电荷是等量的。实验⑥的结果表明，摩擦起电必定使等量的异性电荷同时出现。所以，无论用感应方法或用摩擦方法都不能产生电荷，只能使共存的等量异性电荷互相分离。分离的等量异性电荷的重新结合叫做中和。中和只是使异性电荷的静电效应互相抵消，绝不是电荷的

消灭。 实验⑤的结果表明，传导只能使分离出来的电荷分配于导体A和B，电荷的总量既不增也不减。 以上全部结果可概括为一条，即电荷不能创生也不能消灭，任何过程中系统内正电荷与负电荷的代数和保持不变，这就是电荷守恒定律。电荷守恒定律经过一切物理事实的检验而得到公认。

编辑本段库仑扭秤实验

库仑用他精心设计的扭秤直接用实验确立了静止电荷之间的作用力的著名定律，后人命名为库仑定律。 静电实验采用现代的一些绝缘材料如有机玻璃、塑料等,效果好些。但是静电实验对环境有较高的要求,在通常条件下，做定量的静电实验是相当困难的。 （蒋仁渊）