開爾文靜電發生器驗電演示儀的制作方法
【專利摘要】本發明提出一種開爾文靜電發生器的驗電演示儀。本發明的開爾文靜電發生器的驗電演示儀，包括兩條導線、兩個導線支架、固定部件、發光元件；所述固定部件將所述兩個導線支架固定在與所述開爾文靜電發生器的金屬環絕緣的支撐結構上；所述兩個導線支架上設有多個穿孔，以供相應的導線延伸穿過；所述兩條導線中的每一條導線穿過相應導線支架的穿孔，并且每一條導線一端與所述開爾文靜電發生器的金屬環電連接，用以接收靜電電荷，而另一端與發光元件電連接，從而將靜電電荷傳輸至該發光元件。
【專利說明】開爾文靜電發生器驗電演示儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢測設備，尤其涉及一種開爾文靜電發生器驗電演示儀。
【背景技術】
[0002]開爾文靜電發生器是英國科學家開爾文于1867年所發明的一種靜電產生器。該裝置利用水滴滴落過程中對電壓差的正反饋作用和水中正負離子對由電偶極子產生的靜電場的靜電感應作用來形成電壓差。開爾文靜電發生器的工作原理圖如圖1所示。在實驗教學或靜電研究工作中，為驗證開爾文靜電發生器產生了靜電，現有的驗電演示儀大致有兩種:一種是設兩個固定的球形電極，當電壓升高到一定值時，電極間發生放電現象，產生一次電火花；另一種是連接薄片或指針式驗電器，薄片叉開或指針偏轉。
[0003]從以上傳統的驗電演示儀來看，主要存在以下缺點:第一種的缺點是電火花放電發生的時刻不易預判，外加持續時間極短，不易被觀察到。第二種的缺點是直觀性不強、且人機互動性較弱，不利于靜電研究或實驗教學。而且現有方法都不能顯示電荷的極性。
【發明內容】
[0004]本發明為了克服現有驗電演示儀直觀性不強、人機互動性較弱、且無法顯示電荷的極性等缺陷，而提出一種改進的用于開爾文靜電發生器驗電演示儀。
[0005]本發明的開爾文靜電發生器的驗電演示儀，包括兩條導線、兩個導線支架、固定部件、發光元件；所述固定部件將所述兩個導線支架固定在與所述開爾文靜電發生器的金屬環絕緣的支撐結構上；所述兩個導線支架上設有多個穿孔，以供相應的導線延伸穿過；所述兩條導線中的每一條導線穿過相應導線支架的穿孔，并且每一條導線一端與所述開爾文靜電發生器的金屬環電連接，用以接收靜電電荷，而另一端與發光元件電連接，從而將靜電電荷傳輸至該發光元件。
[0006]其中，所述發光元件為氖泡。
[0007]其中，穿過相應所述導線支架后的所述兩條導線垂直向下延伸，并且兩條導線所連接的氖泡水平相對。
[0008]其中，所述兩個導線支架被交叉固定，通過調整兩個導線支架之間的角度來調整氖泡的間距和水平。
[0009]其中，所述固定部件為螺釘。
[0010]本發明通過上述技術方案，實現了以下有益技術效果:一方面利用氖泡閃亮，氖泡的起輝端(發亮端)帶負電荷從而能夠指示電荷極性，增加了直觀性；另一方面利用導線支架上導線被逐漸的吸合，從而便于操作者觀察靜電火花放電現象，增強了人機互動性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1示出開爾文靜電發生器的結構原理圖；以及
[0012]圖2示出本發明的用于開爾文靜電發生器的驗電演示儀的示意性原理圖。
[0013]附圖標記列表
[0014]1、固定螺釘；2、導線；3、導線支架；4、氖泡；5、金屬環
[0015]如圖所示，為了能明確實現本發明的實施例的結構，在圖中標注了特定的結構和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發明限定在該特定結構、器件和環境中，根據具體需要，本領域的普通技術人員可以將這些器件和環境進行調整或者修改，所進行的調整或者修改仍然包括在后附的權利要求的范圍中。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的一種用于開爾文靜電發生器的驗電演示儀進行詳細描述。同時在這里做以說明的是，為了使實施例更加詳盡，下面的實施例為最佳、優選實施例，對于一些公知技術本領域技術人員也可采用其他替代方式而進行實施；而且附圖部分僅是為了更具體的描述實施例，而并不旨在對本發明進行具體的限定。
[0017]圖1和圖2示出了本發明實施例的用于開爾文靜電發生器的驗電演示儀的原理圖。在本發明的實施例中，該驗電演示儀在結構上左右對稱，并主要包括兩條導線2、兩個導線支架3、固定部件、發光元件。
[0018]驗電演示儀的固定部件，如固定螺釘I可將兩個導線支架3固定在與開爾文靜電發生器的金屬環5絕緣的支撐結構上，例如，垂直立柱或墻壁(未圖示)上。兩個導線支架3被固定部件交叉固定，通過調整兩個導線支架3之間的角度來調整氖泡4的間距和水平。上述固定部件可選用本領域工作的一些零件，例如、螺釘等。
[0019]兩個導線支架3上具有多個穿孔，以供相應的導線延伸穿過。在本實施例中每個導線支架3上的穿孔優選于三個，當然本發明并不限于此，本領域技術人員可以理解的是，導線支架3上也可以包含更多(例如4個)或更少(例如2個)的穿孔，該穿孔起到對導線支撐的作用。兩條導線2中的每一條導線穿過相應導線支架的穿孔，并且一端與圖1中開爾文靜電發生器的金屬環5電連接，用以接收靜電電荷，而另一端與發光元件電連接，從而將靜電電荷傳輸至該發光元件。
[0020]發光元件在本發明的實施例中優選于氖泡4。氖泡4是一種無色惰性氣體(氖氣)的燈泡管，在電場激發下能產生透射力很強的紅光，光的亮度隨電壓大小而變化。同時利用氖泡4的起輝端(發亮端)帶負電荷而能夠指示電荷極性。穿過導線支架3后的兩條導線由于氖泡4重力作用，而垂直向下，由此兩條導線2垂直向下延伸，并且兩條導線2所連接的氖泡4水平相對。
[0021]在開爾文靜電發生器被開啟后的檢測驗電期間，當開爾文靜電發生器上產生的電荷達到一定值時，兩個氖泡開始相互吸引，受牽引垂直的導線發生偏轉，隨著氖泡上電荷的不斷積累，氖泡的距離越來越近，達到放電距離閾值時，氖泡之間發生火花放電，同時氖泡亮起。放電之后，氖泡落回初始位置。之后，開爾文靜電發生器上的電荷繼續產生，此驗電演示儀重復以上過程，直至關閉開爾文靜電發生器。
[0022]通過上述驗電演示儀，一方面利用氖泡閃亮，能夠指示電荷極性，增加了直觀性；另一方面利用導線支架上導線被逐漸的吸合，從而便于操作者觀察靜電火花放電現象，增強了人機互動性。
[0023]盡管在上述實施例中，描述了具有兩條導線、兩個導致支架的驗電演示儀，然而在其它實施例中，本領域技術人員而言可以構思，也可采用四條導線、四個導線支架等其它數量的導線和導線支架，通過將導線支架固定不同的角度，從而可以觀察到對不同開爾文靜電發生器的靜電檢測。
[0024]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種開爾文靜電發生器驗電演示儀，包括兩條導線、兩個導線支架、固定部件、發光元件；其特征在于， 所述固定部件將所述兩個導線支架固定在與所述開爾文靜電發生器的金屬環絕緣的支撐結構上； 所述兩個導線支架上設有多個穿孔，以供相應的導線延伸穿過； 所述兩條導線中的每一條導線穿過相應導線支架的穿孔，并且每一條導線一端與所述開爾文靜電發生器的金屬環電連接，用以接收靜電電荷，而另一端與發光元件電連接，從而將靜電電荷傳輸至該發光元件。
2.根據權利要求1所述的驗電演示儀，其特征在于，所述發光元件為氖泡。
3.根據權利要求1所述的驗電演示儀，其特征在于，穿過相應所述導線支架后的所述兩條導線垂直向下延伸，并且兩條導線所連接的發光元件水平相對。
4.根據權利要求2或3所述的驗電演示儀，其特征在于，所述兩個導線支架被交叉固定，通過調整兩個導線支架之間的角度來調整氖泡的間距和水平。
5.根據權利要求1中的任一所述的驗電演示儀，其特征在于，所述固定部件為螺釘。
【文檔編號】G09B23/18GK104282208SQ201410478040
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】陳志剛 申請人:中國科學技術館