CN206975894U - 一种新型滴水感应起电仪物理实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型发明是一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，属于大学物理实验仪器领域。其中包括第一储水容器1、第二储水容器2、第三储水容器3、T形导管4、第一感应装置5、第二感应装置6、观测装置7和支座8八个重要部分。相比于传统滴水感应起电仪，添加活塞控制流水速度、添加流速表和静电测试仪检测实验进度、添加了便于观测实验现象的一对金属球等。本产品最大的特点就是可以监控水流大小控制实验进度、直观观察实验现象，提供了一种可靠的、易于观察现象的、实验成功率高的物理实验装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种滴水感应起电仪物理实验装置，属于大学物理实验仪器领域，尤其涉及一种新型多功能的滴水感应起电仪物理实验装置，可供高校物理实验室电磁学实验教学使用。
滴水感应起电仪，又名开尔文滴水发电机(英文：Kelvin Water Drop)是英国科学家开尔文于1867 年所发明的一种静电产生器。该装置利用水滴滴落过程中对电压差的正反馈作用和水中正负离子对由电偶极子产生的静电场的静电感应作用来形成电压差。原本装置虽然结构简单、操作方便、易于制作，但如今进行物理实验的大学生往往物理专业知识欠缺导致装置细节设计不够精确、或由于环境不可控等因素，往往导致实验现象不明显甚至实验失败。因此本实用新型对大学生探究静电学现象、学习静电学基础知识具有重要意义。
背景技术
基础滴水感应起电仪简易装置中，仪器的上部为第一储水容器1，第一储水容器下部设有两个使水流大小适合的第一出口2和第二出口3，水沿出口分别竖直下落，第一金属桶4和第二金属桶5都无顶面和底面，水滴可从金属桶的中心穿过，第二储水容器6和第三储水容器7为两个盛接滴水的金属容器，第一粗铜导线8和第二粗铜导线9分别把对角方位的第一金属桶4和第三储水容器7、第二金属桶5和第二储水容器6连接。
具体过程如下：由于空气中带电粒子在两个小金属盆上附着的涨落，设某一时刻的涨落使第二储水容器6的电位略高于第三储水容器7，由于6与5相连，7与4相连，使得左右两边流下的小水滴都受到静电场的作用。由于静电感应，将使左边流下的小水滴带负电，右边流下的小水滴带正电。水滴在与小孔脱开时就分别带有少量静电荷，下落的水滴携带电荷落入金属容器中，因此两个金属容器所带电荷不断增多。这些电荷一到金属容器中就立即流向与其相连的金属桶并使其电位不断提高，进而强化了流下水柱的静电感应，使每滴水携带的电量更多，不断循环这一正反馈过程，使两个金属容器之间的电位差不断增高。
当两个金属容器之间达到高电压时，会看到一些效果。电火花会瞬时在的两个金属容器之间产生，从而降低每个金属容器上的电荷。实验条件状况良好时，两个金属桶4、5将击碎通过他们中心的水滴，并可能使带同种电荷的水滴落不到下面的金属容器内，从而形成向上飞溅的水珠。或者电荷足够大时，水滴也可能被吸引到带异种电荷的金属桶4、5上发生中和，使带电量暂时下降。
发明内容
本实用新型的目的就是要解决上述背景技术中的不稳定问题，提供一种可靠的、易于观察现象的、实验成功率高的新型滴水感应起电仪物理实验装置。本实用新型具体的技术方案如下：
一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，其中包括第一储水容器1、第二储水容器2、第三储水容器3、 T形导管4、第一感应装置5、第二感应装置6、观测装置7和支座8八个重要部分。
上述的一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，其中，第一储水容器1由不导电且结构稳定的硬质非金属材料制成，该容器上方设有能自由取下的容器盖9，第一储水容器1底面中心开设具有螺纹的小孔10，用于与T形导管入水口11无缝结合。第一储水容器1侧面上标有水位线12，用于提示容器内已有水量。
上述的一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，其中，第二储水容器2和第三储水容器3固定在支座 8上，由导电性能良好的金属材料制成，并分别与对角的感应装置金属桶用导电性能良好的金属导线相连。此外，第二储水容器2和第三储水容器3侧面偏下部分别开设带有活塞的出水口13，当实验结束时用作排水之用。
上述的一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，其中，T形导管4右不导电、硬质的非金属材料制成，入水口11设有螺纹，用于与储水容器底面中心的螺纹小孔10无缝结合。T形导管两个出水口处设有第一活塞14和第二活塞15，可自由调节水流大小。T形导管4的两个出水管呈一定角度，使得下落的水滴可以从感应装置5、6的中心下落。
上述的一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，其中，第一感应装置5和第二感应装置6由导电的金属材料制成，两个金属桶外壁上分别设有流速表16，用于实时反映金属桶内水流速度。两个金属桶用可拆卸的方式连接在支座8上，并分别与对角的金属储水容器用导电性能良好的金属导线相连。
上述的一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，其中，观测装置7设置在支座上，包括现象观察装置 17和静电测试仪18两部分。现象观察装置17为一个密闭、干燥、透明、不导电的非金属容器。现象观察装置17中设置有一对相距较小的金属球19，这对金属球分别用导电性能良好的金属导线与对应的金属盛水容器相连。现象观察装置17的内壁上设置有湿度仪20，用于提示实验者观测装置内部环境是否符合实验条件。
上述的一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，其中，支座8由性能、结构稳定、不导电的硬质非金属材料制成，其上固定着第一储水容器1、第二储水容器2、第三储水容器3、第一感应装置5、第二感应装置6和观测装置7。
本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有的滴水感应起电仪装置相比具有的有益效果是：
1.第一储水容器1侧面上标有的水位线12，有利于判断水量和压力对下方水流大小的影响，使实验数据更加具体、完善。
2.第二储水容器2和第三储水容器3侧面偏下部分别开设的带有活塞的出水口13，方便排出积水，避免了反复拆卸实验装置，有利于实验结束时的对物理实验装置的整理。
3.T形导管4两个出水口处设有的第一活塞14、第二活塞15和金属桶壁上分别设有的流速表16，方便对两边的水流速度进行统一，并随时进行监控和调整。
4.采用T形导管结构4，避免了水流运动造成正负离子的中和，减小了实验误差，提高了实验成功率。
5.现象观察装置17的内壁上设置有湿度仪20，可以直观的检测反映环境，有利于实验顺利完成。
6.采用密闭、干燥的现象观察装置17，客观创造了有利的环境因素，避免了潮湿环境对实验现象和成功率的影响，减小了实验误差，提高了实验成功率。
7.相比直接暴露在空气中的简易装置，采用密闭的现象观察装置17避免了电弧直接对人体产生伤害，提升了装置的安全性能。
8.相比直接暴露在空气中的简易装置，采用密闭的现象观察装置17在一定程度上削弱的外部电场对实验现象的影响，减小了实验误差，提高了实验成功率。
9.现象观察装置17内部金属球19的设置，通过观测电弧，有利于直观的呈现实验现象，使实验现象更加明显。
10.静电测试仪18的设定，有利于直观反映实验进度，侧面体现实验成功与否，为实验者进行相应的调整做出了参考，完善了实验装置，提高了实验成功率。
附图说明
图1是基础滴水感应起电仪简易装置
图2是新型滴水感应起电仪物理实验装置
图3是第一储水容器1细节图
图4是第二储水容器2和第三储水容器3细节图
图5是T形导管4细节图
图6是第一感应装置5和第二感应装置6细节图
图7是观测装置7细节图
图8是支座8细节图
具体实施方式
以下结合附图给出本新型滴水感应起电仪物理实验装置的具体实施方案。
1.关闭T形导管4两个出水口处设有的第一活塞14、第二活塞15和第二储水容器2与第三储水容器3侧面偏下部分别开设的带有活塞的出水口13。
2.在第一储水容器1中加入适当的水。
3.打开T形导管4两个出水口处设有的第一活塞14和第二活塞15并通过观察第一感应装置5和第二感应装置6外壁上分别设有的流速表16的数值调整水流大小，把两端水流控制在即将形成线流的临界状态。
4.观察静电测试仪18示数变化，并注意现象观察装置17中一对金属球19之间是否产生电弧。
5.产生现象后，可以调节T形导管4两个出水口处设有的第一活塞14和第二活塞15来探究水流速度对产生静电大小的影响。
6.实验结束后，关闭T形导管4两个出水口处设有的第一活塞14和第二活塞15。在第二储水容器 2和第三储水容器3侧面偏下部分别开设的带有活塞的出水口13处放置水槽，打开活塞即可排出积水。
Claims (7)
1.一种新型滴水感应起电仪物理实验装置，其中包括第一储水容器(1)、第二储水容器(2)、第三储水容器(3)、T形导管(4)、第一感应装置(5)、第二感应装置(6)、观测装置(7)和支座(8)八个重要部分，其特征是，第一储水容器(1)放置在支座(8)最上端的平台上，第二储水容器(2)、第三储水容器(3)放置在支座(8)底面上，T形导管(4)入水口与第一储水容器(1)底面相通，T形导管(4)出水口分别位于第一感应装置(5)和第二感应装置(6)正上方，第一感应装置(5)与第三储水容器(3)用导线相连接，第二感应装置(6)与第二储水容器(2)用导线相连接，观测装置(7)通过导线与第二储水容器(2)和第三储水容器(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的新型滴水感应起电仪物理实验装置，其特征是第一储水容器(1)侧面上标有的水位线(12)。
3.根据权利要求1所述的新型滴水感应起电仪物理实验装置，其特征是第二储水容器(2)和第三储水容器(3)侧面偏下部分别开设有带有活塞的出水口(13)，可排出积水。
4.根据权利要求1所述的新型滴水感应起电仪物理实验装置，其特征是T形导管(4)的两个出水口处设有第一活塞(14)和第二活塞(15)，金属桶壁上分别设有流速表(16)，可随时对两边的水流速度进行监控和调整。
5.根据权利要求1所述的新型滴水感应起电仪物理实验装置，其特征是观测装置(7)包括现象观察装置(17)和静电测试仪(18)两部分，现象观察装置(17)放置在静电测试仪(18)上，通过导线与第二储水容器(2)和第三储水容器(3)连接，静电测试仪(18)放置在支座(8)底面上，通过导线与第二储水容器(2)和第三储水容器(3)连接。
6.根据权利要求5所述的新型滴水感应起电仪物理实验装置，其特征是可提供密闭、干燥、安全的反应环境并在一定程度上削弱的外部电场对实验现象的影响，现象观察装置(17)内部中央设有一对金属球(19)，可产生电弧，能直观的呈现实验现象，现象观察装置(17)内壁上设置有湿度仪(20)，可以检测现象观察装置(17)内部的湿度。
7.根据权利要求5所述的新型滴水感应起电仪物理实验装置，其特征是可以测量实验产生的静电力大小。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109276137A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-29 | 重庆三峡学院 | 基于滴水起电消毒的饮水机 |
| CN111681517A (zh) * | 2018-09-21 | 2020-09-18 | 河南大学 | 心理学用实验装置 |
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2017
- 2017-03-08 CN CN201720265872.XU patent/CN206975894U/zh not_active Expired - Fee Related
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