電子反沖演示儀

馬建生

【中圖分類號】 G632.3 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2016）31-0-01

一、發明背景和發明原理

在日常生活中，經常會發生靜電現象，如空氣干燥時脫衣服會出現叭叭的響聲和打火花現象，人手碰到門把手、花葉尖端等會產生被電擊的感覺，是因為摩擦或感應起的靜電現象；刮風下雨時會出現閃電雷鳴就是因為空中云層積累的電荷達到頗大數量時，它與附近的帶電云層或物體間產生很大的電勢差，形成很強的電場，發生強烈放電而產生的聲和光現象。這些都是我們身邊的自然現象。根據物理和化學有關理論得知：“原子是由原子核和核外電子構成的”，物體之間如果發生摩擦或感應就會出現核外電子的得失或轉移，得到電子的帶負電，失去電子的帶正電。靜電現象就是由于電子轉移產生的現象。

在科學實驗上，“富蘭克林”發明的避雷針就是安裝在建筑物頂上的尖端導體將積聚過多的靜電荷通過導線引到地面，防止高大建筑物被雷電沖擊破壞。據有關資料表明：整個地球表面平均每秒鐘有100多次閃電，并在1‰到1/10秒之內釋放出幾百萬至上億焦耳的能量，會猛烈地擊毀一些高大的建筑物，這說明高壓靜電放電時釋放的能量會產生巨大的沖擊力。根據牛頓第三定律我們知道，任何一個力都同時存在作用力與反作用力。即放電物體放電時產生巨大沖擊力的同時一定要產生反沖力作用于放電物體上。那么我們猜想：如果放電物體是“S”形，則會發生轉動。這對于中學生來說既抽象又難懂，缺乏直觀具體的演示教具。

作為青少年科技教育工作者，我們有責任根據物理教學大綱要求，通過摩擦產生高壓靜電，然后用導線將積蓄的電荷引到導體的尖端，利用導體尖端處發生放電，對空氣產生作用力，同時空氣也產生反沖力，我們讓這個反沖力作用在“S”形放電物體上，因而產生力矩使之轉動。本人依據此物理原理設計自制了“電子反沖演示儀”，目的是引發更多的青少年了解靜電、應用靜電，熱愛學習靜電乃至物理學知識，并讓他們動手操作、細心觀察、反復實驗來驗證電子反沖的現象是有科學依據的。

二、作品的材料結構和制作方法

首先準備好實驗用的感應起電機一臺，大針一根，圓形絕緣底座一個，積蓄電荷的萊頓瓶一個，銅絲導線一段（長15cm粗0.3cm），漆包線一根（長50cm），小磁針一個，三原色轉盤一個，透明球狀玻璃瓶一個。

然后將銅絲導線兩端磨尖折成“S”型并將它與褪掉磁性的小磁針焊接在一起，再與三原色轉盤組合成一個轉輪即可。當使用時將大針的一端固定在絕緣底座的中央處，尖端向上插入組合轉輪的中央處支起轉輪，最后用漆包線將起電機和大針連接在一起，手搖起電機，組合轉輪就開始轉動了。

三、作品的特點和作用

“電子反沖演示儀”是依據導體尖端放電現象，應用避雷針的原理，所以它具有科學性。它的特點是制作材料易取，結構簡單，容易自制，有獨特的趣味性和新穎性，很適合廣大的中小學教師在教學中廣泛使用，是實驗教學中高靈敏度的驗電器，也是一具多用途的新型教具。通過操作、實驗、觀察、比較，讓更多的學生了解本作品的構造與電動機是有本質區別的，雖然都能轉動，但工作原理卻不同。“電子反沖演示儀”是目前創新教育過程中培養學生創新能力的示范教具，同時也填補了新課程改革教材內容的一項空白。