感应起电机旋转盘由两块圆形有机玻璃叠在一起组成,中有空隙,每块向外的表面上都贴有铝片,铝片以圆心为中心对称分布。由于两盘分别与两个受动轮固定,并依靠皮带与驱动轮相连,由于两根皮带中有一根中间有交叉,因此转动驱动轮时两盘转向相反。下面小编给大家介绍一下“静电感应起电机的工作原理

 

1.静电感应起电机的工作原理

当顺时针摇动转轮上的摇柄时,分开的两个小球之间会有电火花产生,同时会听到噼里啪啦的放电声。这就是感应起电机的放电现象。

由于在静电序列中铝排在铜之前,所以在圆盘转动时铝片与电刷上的铜丝摩擦而带上正电荷,铜丝带负电荷。假设刚摩擦时金属铝片S1带电量为Q1,与其在同一直径上的铝片S2带电量为Q2,Q1与Q2有大小之分。

当圆盘转过90°时,S1与反面电刷Bˊ相对,此时S2ˊ、S1ˊ分别与S1、S2相对。假设Q1>Q2,由于S1ˊ与S2ˊ之间有电刷连接,会引起自由电子移动,使得S1ˊ带正电荷,S2ˊ带负电荷。

当圆盘再转过45°时,S1、S2分别顺时针转至与电极相接的悬空电刷E2、E1处,并在该处放电使E1、E2带正电荷,这些正电荷又被积聚在莱顿瓶C1、C2中。

当圆盘再转过45°即S1转到与正面电刷B相对应时, S1与S1ˊ相对,S2与S2ˊ相对,刚经过放电的S1与S2恰好不再带有电荷。S2ˊ带负电使得S2感应带正电,又由于与金属刷上铜丝摩擦也使它带正电,在二者共同作用下S2带上了正电荷;对于S1来说,S1ˊ上的正电荷使其感应带负电荷,由于金属刷的连接作用,S2所带的正电荷会导致电子移动使S1带负电,这样,虽然有摩擦产生的正电荷也会被以上两种作用所产生的负电荷抵消,因此S1还是带负电荷。

圆盘再转过45°时,S1ˊ与S2ˊ恰好分别转到悬空电刷E2ˊ与E1ˊ处。带正电的S1ˊ在E2ˊ处放电后不再带电,E2ˊ上的负电荷被中和使E2ˊ带正电,这些正电荷被莱顿瓶C2积聚到放电叉T2的放电小球上;带负电的S2ˊ在E1ˊ处放电后也不再带电,且E1ˊ上的正电荷被中和使E1ˊ带负电,这些负电荷被莱顿瓶C1积聚到放电叉T1的放电小球上。

如果圆盘又转过45°, S1又与S2ˊ相遇,S2与S1ˊ相遇,且此时S1﹑S2与反面电刷Bˊ相对,S1ˊ﹑S2ˊ分别在E2、E1处放电后不再带电。此时的电荷变化与过程(4)相似, 因此与S1相对的S2ˊ带正电荷, 与S2相对的S1ˊ带负电荷。

当圆盘再转过45°,此时S1﹑S2恰好分别转到悬空电刷E1﹑E2处。S1在E1处放电使得负电荷被积聚到放电叉T1的放电小球上,S2在,E2处放电使得正电荷被积聚到放电叉T2的放电小球上。之后转动摇柄,电荷的变化情况将重复过程(3)~(7),由于两盘的逆向旋转,转至与电极相接的悬空电刷E2、E2ˊ处的金属片将全部带正电,转至与电极相接的悬空电刷E1、E1ˊ处的金属片将全部带负电。莱顿瓶C2感应到放电小球T2上的正电荷会越来越多,而被莱顿瓶C1感应到放电小球T1上的负电荷也会越来越多,当小球聚集一定电荷时,就会产生放电现象。在莱顿瓶盖内放电叉与悬空电刷之间的空气也会被电离,使放电叉与悬空电刷在短时间内相当于一个导体,将事先聚集在莱顿瓶中的电荷大部分中和之后,再一次重复上述过程。

但是,起电机并不是从一开始就可以放电的,因为空气被击穿需要一定的电压,这就需要积聚一定的电荷,而放电叉T1、T2上电荷的积累需要一定时间,所以当起电机长时间不用后要摇动摇柄一定时间后T1、T2间的电压才能达到击穿电压而产生放电现象。

那么,反向转动摇杆时是否也会达到相同的效果呢?回答是否定的,因为反转时虽然起电机原理和正转一样,但由于正反两面的铝片在摩擦起电后都没有再经过另一侧电刷,而是直接在悬空电刷处放电,使两个莱顿瓶带有同种电荷,因此不会放电。

(图片来源于互联网)