有趣的富兰克林轮实验
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有趣的富兰克林轮实验
& & &富兰克林轮是一个深受任课教师和学生欢迎的静电演示实验，富兰克林轮形象地展示了静电学中的尖端放电现象，根据作者多年来在复旦大学自学物理实验室和复兴高级中学自主物理实验室开设的选修课的教学实践，发现富兰克林轮除了作课堂演示，还可以拓展成学生自主实验，涉及的实验内容极其广泛，大大地丰富了学生的静电学知识，使学生感到静电学的内容并不枯燥无味。富兰克林轮的综合实验内容适宜于大学低年级和高中二年级的学生。在实际教学中，参照讲义可以独立自主地对实验进行探索和研究，通过实验学生能够获得传统课堂教学中学不到的知识。1 实验装置介绍& && &富兰克林轮（以下简称电风车）可以用两种方法制造。方法1：如图1所示，取两根直径为0．2mm，长约为10cm的细钢丝，将每根钢丝的两端磨成尖端形状。另外取一只揿钮，将两根细钢丝分别穿过揿钮上的两个小孔，并弯成如图1（a）所示的形状，我们叫它为叶轮。再取一根长缝衣针和一根直径为1．5cm，长为8cm的有机玻璃棒。在有机玻璃棒的一端钻一小孔，将缝衣针的尾端插入小孔中，再将另一端涂上百得胶插入开有孔的圆形木板上。将叶轮中的揿钮套在缝衣针上，如图1（b）所示，使叶轮能自由地在水平方向旋转。这就是一只电风车了。其中叶轮的直径约为6cm。　　方法2：如图2所示，取一张面积约为8×8cm的薄铝片，用锋利刀片裁成如图2（a）所示的叶轮形状，叶轮要求十分对称，直径为8cm，叶轮的叶片宽5mm，在叶轮中心钻一小孔，在小孔中装一只揿钮。类似图1（b），将叶轮装在缝衣针尖上，即成一只电风车了。2 实验内容的探索和研究2．1 电风车的基本实验　　内容1：实验装置如图3（a）所示，将缝衣针用导线和静电感应起电机的正（或负）电极相连。转动起电机当起电机正常工作时，使电风车叶轮的尖端处产生尖端放电，叶轮尖端附近产生大量新的正、负离子，其中正离子受到带正电的叶轮尖针的排斥而飞向远处，负离子受到叶轮尖针的吸引而趋向尖针，并与尖针上的正电荷中和。根据动量守恒原理，电风车的叶轮作顺时针方向旋转。[图3（b）]&　　内容2：实验装置如图4所示，将一块有塑料柄的铝板A水平放置在电风车叶轮M上方，转动感应起电机，当起电机正常工作时，电风车的叶轮正常地顺时针运转，并不因孤立的铝板A的存在而有所变化，现将铝板接地，此时发现当铝板A离电风车叶轮距离的减小，叶轮M的转速明显变化，这是由于铝板A在电风车的电场作用下，因静电感应而带上了负电荷，使电风车叶轮M尖端附近的正离子得到静电吸力，负离子受到静电斥力而获得加速运动，故使电风车叶轮M作加速转动（图4）。2．2 电风车能发射正（或负）电荷的实验& && &实验装置如图5所示，将电风车和感应起电机的正（或负）电极相连，将装有塑料柄和底座的铝板B置于电风车左边约8～10cm处，用导线将铝板B和验电器E上的电极相连。转动感应起电机，当起电机正常工作时，电风车顺时针旋转，随着电风车的正常旋转，验电器的箔片将张开较大的张角，表明电风车旋转过程中向四周发射正离子（或负离子）。使铝板B带上了正（或负）电荷，用丝绸摩擦带正电荷的有机玻璃棒来检验验电器，可以知道电风车发射的是正电荷还是负电荷。（图5）实验证明电风车既能发射正电荷，也能发射负电荷。2．3 能消除带电体上的正（或负）电荷内容1：电风车能消除薄膜包扎带上的负电荷的实验& && &要消除塑料薄膜包扎带上的电荷，首先使包扎带摩擦起电。取一段长约为45cm的白色包扎带，将包扎带的一端打一个结，再将包扎带的另一端撕裂成20～30cm细条子。用右手拿住包扎带打结的一端，再用干燥的左手食指和中指夹住包扎带，按图6（a）所示，左手自上而下快速摩擦包扎带，并重复几次，经手指摩擦后的包扎带带上负电荷，包扎带的细条子因同号电荷相斥会向四周散开，见图6（b）。& && &消除包扎带上负电荷的实验装置如图7所示，在带负电荷包扎带的右边约10cm左右，放置一架电风车，用导线将电风车上的缝衣针和感应起电机的正电极相连。转动感应起电机，当起电机正常工作时，电风车的叶轮顺时针旋转，一瞬间包扎带又变成如图6（a的一束了。如果电风车和起电机的负电极相连能否消除包扎带上负电荷，为什么？&内容2：电风车能消除锦纶线上的正电荷& && &先介绍如何使锦纶线带上正电荷。图8（a）为锦纶线的实验装置。将木料钉成木支架，取一小团细锦纶线，从线团上共截取40根60cm长的线段，将40根线段梳理整齐后，两端分别打上一个结，用骑马钉将线段的打结处分别牢牢地钉在支架的两端，使整个线段呈自然下垂状，不能拉紧。取一支涂漆的普通铅笔，在这束锦纶线上稍用力左右来回摩擦多次，这束锦纶线因摩擦而带上了正电荷。因同号电荷相斥，使这束锦纶线蓬起来向四周散开呈橄榄状，如图8（b）所示。& && &要消除锦纶线上的正电荷的实验方法可以这样来做，在图8（b）的前方放一只电风车，使电风车的叶轮对准蓬起来的锦纶线，将电风车和感应起电机的负电极相连，转动起电机（图9），当起电机正常工作时，电风车作顺时针方向旋转。一瞬间，蓬起来的锦纶线又收拢如图8（a）所示的下垂状。如果将电风车和起电机的正电极相连，此时旋转着的电风车还能不能使锦纶线上的正电荷消除，为什么？2．4 电风车能点亮不用启辉器的8W日光灯& && &8W日光灯的装置如图10（a）所示，图中由日光灯管L，镇流器M，启辉器S，开关K组成，当开关K接通220V交流电源，利用启辉器S内氖泡中的动静触片通断瞬间将日光灯管内灯丝加热，而发射热电子，同时带动镇流器M瞬间产生约800V的脉冲电动势来点亮日光灯管和正常工作，可见启辉器是点亮日光灯的一个少不了的器件。现在将电风车按图10（b）将它安置在日光灯的前方，将电风车的叶轮和日光灯管处在同一水平面上，并且相距约5～8cm。用导线将电风车和感应起电机的正（或负）电极相连，将日光灯装置中的启辉器从底座中取下，接通日光灯电路开关K，尽管日光灯L内灯丝电极两端施加220V电压，但缺少了启辉器，日光灯管L不能正常发光。现在转动感应起电机，当起电机正常工作时，电风车作顺时针方向旋转，电风车的叶轮向四周发射正（或负）电荷，在这些电荷的电场作用下，使日光灯管内少量正、负离子作加速运动，将日光灯内氩气分子和少量汞蒸汽电离成许多正离子、电子和负离子，这些正负离子在灯管两端加220V交流电压作用往返运动，从而通过与氩气分子和汞蒸汽碰撞开始发生辉光放电现象，立即又发生弧光放电。放电过程中产生的紫外线射到日光灯管管内壁的荧光粉上，吸引了紫外线的荧光粉发出了白色光，使日光灯正常发光，如图10（b）所示。（编者：做该演示，请注意用电安全）&2．5 利用金属针尖的尖端放电现象驱动电风车旋转内容1：利用带电金属针尖的尖端放电驱动电风车旋转实验& && &装置如图11所示，将一根装有缝衣针P的塑料棒固定在铁架台W1上，将装有塑料柄的铝板A固定在铁架台W2上，铝板A和缝衣针P相距6～8cm，用导线将感应起电机的负（或正）电极和缝衣针P相连，用导线将铝板A和电风车D1相连，转动起电机，当起电机正常工作时，发现和感应起电机负电极并不相连接的电风车D1会发生顺时针方向旋转，电风车之所以会旋转，主要是缝衣针尖P和铝板之间距离l有关，当l大，电风车旋转慢，甚至停转，反之l较小时，电风车的转速就快。&内容2：利用在静电场中的金属针尖的“吸”电现象来驱动电风车旋转& && &实验装置可采用上述内容1的图11的实验装置，只是稍作调整，也就是用导线将铝板A和感应起电机的正（或负）电极相连，而缝衣针尖P和电风车D1相连。转动感应起电机，当起电机正常工作时，电风车D1同样会怍顺时针方向旋转（图12），实验原理和内容1相似，这里不再赘述。内容3：利用一架电风车驱动另一架电风车旋转& && &实验装置如图13所示，将一块铝板A放在电风车D1和D2之间，用导线将电风车D1和感应起电机的负（或正）电极相连，用导线将铝板A和电风车D2相连，使电风车D1铝板A约3～8cm，转动感应起电机，当起电机正常工作时，电风车D1发生顺时针旋转，电风车D转速要小，并且电风车D旋转的快慢， 还与电风车D1与铝板之间的距离有关，其中原理见内容1，这里不再重复。2．6 蜡烛火焰驱动电风车旋转& && &实验装置如图14所示，使两块铝板A1和A2相距约8～10cm，用铝板A1和感应起电机正（或负）电极相连，用导线将铝板A2和电风车D相连。转动感应起电机，当起电机正常工作时，此时电风车的叶轮上因没有电荷故不会旋转。现在将一支点燃的蜡烛放置在铝板A1和A2之间，如果重新转动起电机，同样没有和感应起电机相连的电风车也会作顺时针方向旋转，当铝板A1和A2相互靠近时，电风车将会旋转得更快。这个实验的原理是，电风车旋转的动力来自于起电机的正电极上电荷，蜡烛火焰起了媒介作用。大家知道，蜡烛火焰是一种电离剂，烛焰的高温将其周围空气分子电离成大量的正离子和负离子，在带正电荷的铝板A1的静电场作用下，其中负离子被铝板A1上正电荷吸引而被中和，而正离子受到铝板A1的静电斥力而飞向铝板A2，使铝板A2带上了许多正电荷，从而促使和铝板A2相连的电风车D旋转，一旦将蜡烛火焰从铝板A1和A2中间移出来，那么不管我们如何用力转动感应起电机，电风车不会再旋转。2．7 电风车驱动静电单摆的运动& && &实验装置如图15所示，将一只涂有石墨的乒乓球Q，用锦纶丝将其悬挂在铁架台N上的塑料棒上，在导电球Q左边放置一只铝板A，导电球Q离铝板A约2cm左右；在铝板A的左侧放一架电风车D1，D1离铝板约6cm。在导电球Q的右侧放一架电风车D2，D2的叶轮离导电球Q约8～10cm左右。用导线将电风车D1和电风车D2与感应起电机的正电极和负电极相连，转动感应起电机，当起电机正常工作时，电风车D1和D2作顺时针方向旋转，与此同时，导电球Q左右摆动，并撞击铝板A发出叮咚声，只要连续转动起电机，D1和D2不断旋转，导电球Q不断摆动并连续撞击铝板。这是由于铝板A在电风车D1的尖端放电作用下带上了正电荷，导电球Q在电风车D2的尖端放电作用下带上负电荷，在异号电荷相吸的作用下向左运动碰撞铝板A，当导电球Q和铝板A相撞后导电球带上与铝板A相同的电荷，因同号电荷相斥而摆向右方，故导电球Q在电风车D1和D2的作用下作左右连续摆动
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婴儿车轮子是充气好还是不充气好
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婴儿车轮子是充气好还是不充气好？婴儿推车的轮胎市面上有几种，比如充气的和实心的。那么，婴儿车轮子是充气好还是不充气的好呢？
婴儿车轮子是充气好还是不充气好?
婴儿车轮子建议选不充气的橡胶轮胎好。
不充气的橡胶轮胎防滑、好，且不会出现轮胎没气的情况。
三种轮胎的比较：
推车的轮胎一般市面上也分几种，一种是塑料轮子、 一种是橡皮轮胎、还有一种是需要打气的橡皮轮胎。建议选择那种个头比较大的不需要打气的橡皮轮胎。
1、要打气的轮胎的确使用起来更轻松(气越足车子推着越轻)，但记得万一其中一个轮胎的气没了，或者几个轮胎之间的气没打平衡的话，你的推车将不能走直线。
2、而且这种儿童推车的轮胎一般是没得换的，你不想为了一个坏掉的轮胎就换推车吧。
3、而塑料轮子的最大问题是它不防滑，到了那种地面光滑的商场里，你就会觉得你的推车轮胎可能根本滚不起来。
所以不用打气的橡皮轮胎是首选，但要记得买大一点的轮胎，因为轮胎越大你推起来会更轻松，不过这样的话，推车整个收起来时所占的面积会更大。
婴儿车由哪些部分组成
对于宝宝而言，有个能防风挡雨的遮阳篷，是手推车的条件之一，遮阳篷大小关系到遮阳范围，以及防风的作用。
此外也有一种特别设计的阳伞，可以固定在车架上，并具有整方向及高低的功能，优点是可以掌握日照方向并较为通风，有些遮阳篷，亦具有抗的功能，可供你列为选择参考。
座垫可说是与宝宝最贴身的地方，设计上会依照婴儿车大小或收折方式而有不同的与剪裁。一般来说，座卧两用的车子其较宽敞及厚实;而有些轻便的伞车因为轻巧的要求，通常只有单层布面支撑。
另外要注意的是，座垫载重后下压的幅度不可太深，也就是支援力要够，否则宝宝会坐得不舒服。此外，为了保护幼小的头部，可以选择有柔软设计的护头靠垫。
如今睡篮已经是必不了少的一部分，在宝宝睡着的时候可以吧睡篮装上推车出去，可以提着也可以装在婴儿车上的。
防霾罩就是可以贴合到固定在婴儿车上，是为了保证宝宝能呼吸新鲜空气，对宝宝的危害比***大，易导致呼吸道疾病。
怎么辨别婴儿车质量的好坏
婴儿推车的质量直接影响着宝宝的安全，所以家长在选购的时候一定要加倍小心，学会科学的辨别其质量优劣的方法，选购质量过关的产品给宝宝使用。
1、应检查推车的开启是否方便，检查安全带及锁紧、保险装置
国家标准中对婴儿推车的安全带要求为：其上围高于坐垫180mm，肩带、叉带、跨带的最小宽度分别为15mm、20mm、50mm。婴儿推车的锁紧、保险装置更是缺一不可。推车上部的遮阳伞是由一套锁紧装置控制的，这套装置一定要牢固，而且在技术指标上要求要安在婴儿伸手够不着的地方，因为婴儿一旦触动锁紧装置易伤手。家长一定要选择符合安全要求的产品。
2、仔细检查车子的整体架构
看是否光滑圆润，有没有边角，尖角，突出物，尖利的锐边和容易脱落的部件。仔细看一下车子的链接是否完整，有没有弯曲、断裂、脱节等不安全因素，扶手有没有保护层。如有这些情况，则很容易使宝宝受到伤害。
3、安全的同时需要兼顾舒适性
应该选择内部设计合理、座位角度符合人体工学原理，所用面料较好的婴儿推车，如果内部设置不合理或者面料质量不过关，不仅给宝宝带来不适感，最重要的是会影响宝宝的健康成长。
如何选择婴儿车
1、孩子的需求
首要考虑之一是所选择的婴儿推车是否适合新生儿。新生儿需要完全躺平，所以推车上的座位是否设有躺平设置是很重要的。
另一种选择是，你可以使用适合推车的手提式婴儿床以组成一个婴儿车，或者把婴儿的汽车卡入推车框架里，这样在你把宝宝从车里移到推车中时不会吵醒宝宝。
2、其他考虑因素
现代婴儿推车和旅行系统尽可能设计成多用途型的，制造商设法考虑到父母和婴孩各种各样的需要。尽管如此，在您选择推车模型之前以下几点也很重要：
轻便：防震动的加强和大轮子提供一个舒适的推动环境，特别是你计划经常推着推车走动。在你费力转换推车行进的不同方向或者在拥挤的地方，带有转轴的前轮将改变一切困难。
重量：考虑一下你携带推车有多频繁多远以及会在公共场所经常使用吗?如果***是经常的话，那么推车的重量也是一个重要的考虑因素，你应该找一个轻巧的，便于折叠的推车。
舒适性：越舒适宝宝就越开心，特别是他喜欢在推车里待很久。在买推车之前检查所有的性能是很重要的。
性价比：有些推车带有类似裹脚棉被或者防雨罩子的配件，有些却没有。所以值得检查一下你的推车价格里包含了哪些配件，然后再将他与其他类似的推车比较。尊敬的客户您好，非常感谢您对我们产品的支持，我们也一直在努力以便能为您提供更好的服务和产品。您如果再后期遇到什么什么问题或者对我们的产品服务有任何意见建议，您可以通过联系我们予以反馈处理。我们的联系方式为：
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