利用電視機(jī)廢舊元件設(shè)計(jì)制作“高壓靜電發(fā)生器”

摘 要：在中學(xué)物理教學(xué)中，有許多靜電演示實(shí)驗(yàn)需要高壓靜電靜電。在生活中我們發(fā)現(xiàn)了電視機(jī)會(huì)產(chǎn)生高壓靜電的現(xiàn)象（高壓包打火），提出利用電視機(jī)廢舊元件設(shè)計(jì)制作“高壓靜電發(fā)生器”的設(shè)想，經(jīng)過了一年多的實(shí)驗(yàn)研究，我們利用廢舊的的黑白電視機(jī)元件設(shè)計(jì)制作了“高壓靜電發(fā)生器”。可以用于我們上物理課的靜電實(shí)驗(yàn)演示和我們的學(xué)生課外靜電實(shí)驗(yàn)研究。“高壓靜電發(fā)生器”制作簡單，成本較省，操作容易。

關(guān)鍵詞：電視機(jī)元件； 高壓發(fā)生器；設(shè)計(jì)制作

一、前言

在中學(xué)物理教學(xué)中，有許多靜電演示實(shí)驗(yàn)需要高壓靜電荷，平常我們的靜電荷是從玻璃棒和絲綢、橡膠和毛皮摩擦獲得，還有從感應(yīng)起電機(jī)上獲得。但上面這些獲得高壓靜電的方法，受天氣的影響很大，穩(wěn)定性較差。能不能制作一種能連續(xù)發(fā)生電荷，不受天氣變化的高壓靜電發(fā)生器呢？在一次偶然的機(jī)會(huì)中，我們發(fā)現(xiàn)電視的行輸出變壓器出現(xiàn)高壓放電（打火）現(xiàn)象。我們就開始應(yīng)用廢舊的黑白電視機(jī)元件動(dòng)手設(shè)計(jì)制作，經(jīng)過了一段時(shí)間的設(shè)計(jì)制作和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，成功制作一個(gè)可以作為高壓靜電發(fā)生器，用于我們老師的靜電實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的高壓靜電課外實(shí)驗(yàn)探究。下面我們介紹高壓靜電發(fā)生器設(shè)計(jì)制作過程及應(yīng)用。

二、制作原理及電路原理圖

我們利用14英寸或17英寸黑白電視機(jī)行輸出變壓器（高壓包）的初級線圈與晶體三極管3DD15C、電阻R組成電感三點(diǎn)式振蕩器；次級線圈與內(nèi)部高壓硅堆組成升壓和整流電路。電路原理圖如圖一所示。電源使用6--14伏可調(diào)的低壓電源，改變輸入電壓，同時(shí)可改變輸出高壓靜電的電壓，達(dá)到各種靜電實(shí)驗(yàn)所需的各種高壓靜電。高壓靜電發(fā)生器不僅能用來獲得大量靜電荷，還可以作為數(shù)萬伏的高壓直流電源。另外，外接兩高壓硅堆和高壓電容C2000PF/20KV）組成電荷儲(chǔ)藏器（電路圖中的電荷儲(chǔ)藏部分），在需要短時(shí)間內(nèi)放出大量電荷的實(shí)驗(yàn)就加上它來供電。

三、器材和元件

1. 晶體三極管3DD15C、2.17英寸黑白電視機(jī)行輸出變壓器（高壓包）、3.電阻R（150歐姆）、4.高壓硅堆2支、5.電容器（C2000PF/20KV）、6.塑料盒、7.接線柱、8.導(dǎo)線、9.撥動(dòng)開關(guān)、10.電源（可用電池或低壓直流電）

四、制作過程

上面1—9的這些元件都可從舊的黑白電視機(jī)上拆下來的電子垃圾中取得，選好電路元件，按圖一電路圖接好電路元件。由于元件少又小，全部元件可以裝在一個(gè)比較小的塑料盒里面。三極管和電阻焊接在一片萬能電路板上，元件焊接一定要光滑而無毛刺，把拔動(dòng)開關(guān)用502膠水固定在塑料盒的旁邊，從盒內(nèi)引出正負(fù)電荷的兩個(gè)接線柱如圖二所示，并配備靜電探針。一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊小巧、電路簡單、使用方便的高壓靜電發(fā)生器就制作好了。

五、使用方法及注意事項(xiàng)

“高壓靜電發(fā)生器”配合其它儀器可以做很多靜電實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，如：正、負(fù)電荷的相互作用實(shí)驗(yàn)；導(dǎo)體表面的電荷分布靜電場的電力線；均勻電力線分布實(shí)驗(yàn)；平行板電容器實(shí)驗(yàn)；靜電乒乓；尖端放電、靜電除塵、電風(fēng)輪等十幾靜電實(shí)驗(yàn)。同時(shí)可以代替感應(yīng)起電機(jī)的作用于（性能優(yōu)于感應(yīng)起電機(jī)），由于能連續(xù)供應(yīng)電荷，正負(fù)電荷數(shù)量多，且穩(wěn)定性較好，電源開關(guān)一打開馬上有高壓靜電的產(chǎn)生，且不受天氣的限制，非常方便。特別適用于需要靜電荷較多，靜電高壓穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)，如：靜電除塵實(shí)驗(yàn)演示；電風(fēng)輪實(shí)驗(yàn)……（如圖三所示）。

由于成本低，制作簡單，原材料容易尋找，可以引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制作，用于學(xué)生的課外靜電實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)（如圖三所示）。

使用時(shí)的注意事項(xiàng)：

1.在實(shí)驗(yàn)中，如果分別聯(lián)接不同實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，輸出線一端可連接在有足夠絕緣把的金屬桿上，再手持絕緣把依次用金屬桿連接實(shí)驗(yàn)儀器的一端。

2.在接上負(fù)載前，輸出正常（可用火花法試驗(yàn)），接上負(fù)載后，發(fā)現(xiàn)無輸出（停振）現(xiàn)象是負(fù)載電流過大，可串接限流電阻。（阻值為2ΜΩ至10ΜΩ之間）。

3.為了安全，連續(xù)工作時(shí)間不要超過15分鐘。

4.嚴(yán)禁用手直接接觸高壓輸出線，以免擊傷。千萬不要把電極對準(zhǔn)人的眼睛玩，以免傷害眼睛。

5.因該儀器有幾萬伏的直流高壓，故貯存時(shí)一定要放在干燥措施，，以免工作時(shí)因內(nèi)部潮濕而打火，損壞儀器。

6.該儀器在工作正常時(shí)，可聽見細(xì)小的“吱吱”高壓包工作聲，這是正常的聲音。

作者簡介：應(yīng)干和，男，浙江省縉云縣；在縉云縣教育局教研室任教研員，中學(xué)高級教師，主要研究方向方向高中物理教學(xué)和物理疑難實(shí)驗(yàn)。

手機(jī)電話：13587145577，E-mail： zjjyygh@163.com； 詳細(xì)地址：浙江省縉云縣五云鎮(zhèn)槐花街52號縉云縣教育局教研室，郵編：321400