教育 物理

驗電器

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撰文者:張宇靖
發文日期:2017-04-11
點閱次數:372
  • 國中理化講到電學的時候,會先介紹靜電、驗電器。高中課程的靜電學從庫侖靜電力開始,雖然不講驗電器了,但是還是可以利用驗電器先複習一下靜電的性質。一般驗電器的製作都會使用金箔、鋁箔等,金箔不太容易取得,也找到比較薄的鋁箔也要花點功夫。在此介紹利用廚房用的鋁箔即可製作驗電器的一種方法。

    1.      所需材料:透明瓶子(塑膠瓶蓋較佳)、鋁箔(平整的一小張、可揉成一團的一大張)、鋁線(或細鐵絲)、大頭針。
     圖01(4)

    2.      製作:

    (1)   剪一小片平整的鋁箔紙,大約5cm×8cm,利用細的原子筆心捲成長5cm的細鋁管。(依瓶子大小可調整長度)
    圖02(2)
    圖03(2)

     
    (2)   捲好後先找細鋁管的質心位置,在偏離質心1~2mm處插入大頭針。插大頭針的位置離質心愈進靈敏度愈高,但不可插在質心處。插的時候要注意盡量通過細鋁管的中心。
     圖04(2)

    (3)   取適當長度的鋁線或鐵絲,長度比瓶身高度稍長,多的部分最後再剪掉或彎折即可。先彎折鋁線的一端,形狀如圖,作為細鋁管的支架。
     圖06(2)

    (4)   將塑膠瓶蓋挖一剛好可以穿過鋁線的小洞。可以將鋁線尚未彎折的一端加熱,再融穿塑膠瓶蓋。穿過後將鋁線彎折,以免脫離瓶蓋。瓶蓋下方的長度已架上細鋁管後不會碰到瓶底為準。
    圖07(2)

    (5)   取一片鋁箔在瓶蓋上方鋁線露出位置揉成一團包覆突出部分。
    圖09(2)


     
    (6)   放上穿好大頭針的細鋁管(質心位置在大頭針的下方),放進瓶子中,蓋好蓋子就完成了。

     
    圖10(6)

     
    3.      原理及操作
    (1)   驗電器瓶中的部分帶電時,因是同性電,會使細鋁管被排斥開。因為大頭針插入的位置在質心上方,重力的力矩與電力力矩平衡時,細鋁管會呈現傾斜狀。
    (2)   驗電器不帶電時,細鋁管成鉛直狀。摩擦過的塑膠尺靠近驗電器上方時,細鋁管會變成傾斜狀態。
    圖10(6)
    圖11(3)

     
    (3)   若先讓驗電器帶電,細鋁管是傾斜的。此時以手觸摸上端,細鋁管會恢復鉛直狀態。

     
    圖12(2)
    圖13(2)

     
    (4)   以上述簡單的方式測試都成功的話,這個驗電器就可以運作正常了。如果靈敏度不夠,可以再重新找到適當位置插入大頭針。
     
    這個驗電器製作可能比利用金箔或薄的鋁箔製作麻煩些,但細鋁管的製作不算難,材料也容易取得,而且還可以順便複習一下質心、力矩平衡等原理。
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