尖端放电—富兰克林轮

【实验目的】

演示放电轮在高压作用下的转动，观察尖端放电现象。

【实验器材】

富兰克林轮，直流高压电源，如图42-1所示。

图42-1

【实验原理】

在静电学中我们知道，导体表面的电荷分布与导体的表面曲率有关，表面曲率半径越大，电荷分布越少；反之越多。而表面附近的电场与表面电荷成正比，所以，表面曲率半径越小，表面附近电场越强。当电场到达一定量值时，附近空气中残留的离子在这个电场作用下，将发生激烈的运动，并与空气的分子碰撞而产生大量离子。那些和导体上电荷异号的离子，因受导体电荷吸引而移向尖端，与导体上电荷相中和；而和导体上电荷同号的离子，则因受导体电荷排斥而飞开。从实验现象看，就象尖端上的电荷被“喷射”出来一样，故称尖端放电。

【实验操作与现象】

演示前将放电轮放在有机玻璃柱的顶端，把高压电源任一极接在柱的金属部分上，接通高压电源，则放电轮的尖端发生放电，使空气电离，电离分子离开尖端，使轮子受到反冲，因而轮子沿着弯曲的针尖的反方向转动起来。演示后，关闭电源。

【注意事项】

1．转筒旋转的起动电压约几千伏，转速快慢与外接高压高低成正比。静电高压电源是用一号电池供电，改变电池伏数（即改变电池电压输出电极位置），高压输出亦随之改变，但高压不能超过四万伏。

2．由于电源电压较高，关闭电源后，不能完全充分放电，故应取下电源任一极接头，与另一极接头相碰触人工进行放电，以确保仪器设备和操作者的安全。

3．晴天演示电源电压应降低些，阴天演示电源电压应提高些。