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库仑定律演示器

分类代码:30307301700

关键词:

产品描述

产品简介

由测微器、金属小球、阻尼器、圆桶、长管、盖板、平衡组件等组成。实验小球可自由升降和固定,整个实验过程在圆桶中进行。用于进行模拟库仑定律实验的教学演示。

使用方法

一、实验准备

1、安装

将产品从包装箱中取出,放置桌面上,取出大圆筒内的零部件,然后将装有夾持器、悬丝、平衡组件的尼龙袋打开,悬丝穿过盖板和长管将平衡组件吊挂在夹持器上,调节悬丝长度,使动球与定球处于同水平位置,再通过手动调节测微器,在阻尼器的配合使用下,使动球和定球处于似触非触状态(悬丝上的纽力为零)。

2、调零

旋转盖板,使定球杆轴心线对准大筒体165°(即165°线、定球杆轴心线及悬丝在同一平面内)。再旋转测微器,使动球与定球恰好接触,悬丝应无扭力(即扭力矩为零)。此时,平衡球端中点应正对桶体0°处,最后,旋转测微器指针下面的角度盘,使角度盘的0°正对指针尖,即调零完毕。

3送电

使上、下阻尼片接触后(此时,两球必须接触)方可送电,玻棒(或胶棒)与绸布(或动物毛皮)摩擦起电后,将玻棒(或胶棒)套入定球组件上端的导电丝环内来回推拉,推拉时应旋转玻棒(或胶棒),使静电充分进入动球和定球表面。为使实验效果明显,可以向导电丝多次送电,在最后一次送电后,用玻棒(或胶棒)将导电丝取出。当送电完毕后,使下阻尼片下落,此时,动球与定球相斥,为使动球很快静止,应多次使上阻尼片与下阻尼片接触,直至静止为止(在以后移掉定球电荷时,亦应如此,可通过绝缘盖板顺时针孔移掉定球上的电荷)。

二、实验操作

1、验证两点电荷的作用力与它们的电量乘积成正比

实验前应使动球与定球恰好接触,此时悬丝应无扭转变形(扭力为零)。如图二

 两球 A(定球) B(动球) 恰好接触, 使两球带电为 q₁和 q₂后, 球B转到 B'位置,球B的旋转角为θ1,静电力设为F1,可得以下等式:

式中:

Ψ一动球和定球恰好接触时,两球中心对于平衡杆中点间的夹角。( 该产品ψ=15°)

L一动球中心至悬丝的垂直距离(该产品为 60m)

K一悬线扭力矩,单位为 mg·cm/90°

使球A电量减少q1/2,并旋转测微器使指针旋转α1角度,使球B回到 B'位置,此时悬丝扭转角θ2=θ11,此时静电力设为F2,必有: 

 

 

按上述步骤,继续使用球A 电量减到 q1/4,q1/8...测微器指针分别旋转α2,α3…,使用B仍回到 B'位置处,设静电力分别为 F3、F4……

         

分别计算 F1/F2、F1/F3、F1/F4……,应分别近似等于 1/(1/2)、1/(1/4) ……

2、验证两点电荷间的作用力与它们的距离的平方成反比

如上图二所示,当球 B转过θ1角度时,必有:

 

将测微器指针转过α1´角,球B转角减少(或增加)θ´角,此时悬丝扫转角为θ1=θ´±α1´,设静电力为 F2,必有:

 

将(3)÷(4)得:

 

 

 

注意事项

1、实验之前,必须用既洁净又干燥的软布小心地擦拭圆筒体内外壁和平衡组件的灰尘和脏物。

2、本产品必须在干燥的空气中使用,否则实验效果不佳。如遇空气相对湿度大于70%时,或在寒冷的冬季,筒体内外会有水汽。可在大筒壁外用红外线灯照射半小时或白炽灯烘一小时,以驱赶潮气。因本产品筒体用有机玻璃制造,烘烤湿度不得过高,以防筒体变形。

3、驱潮前应做好调零程序,驱潮完毕后,将测微器放回小筒体内,指针针对0°处。

4、驱潮时,应将测微器上提,使测微器下端面置于小筒体上面,使潮气从上面排出。

5、由于本仪器时在空气中做实验,动球和定球的电荷会跑入空气中,所以,必须在每次送电时,5分钟内做完实验,以减少实验时的误差。

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