起电盘

先通过摩擦，使绝缘平板带正电(或带负电)；再将接地的导电平板覆盖在带正电的绝缘板上，因静电感应，导电平板靠近绝缘平板的一侧带负电，另一侧的正电因接地而消失；断开导电平板的接地线，手握绝缘柄将导电平板与绝缘平板分开(需要作一定的功)，导电平板上便带上了负电。

起电机的结构和各部件名称见图1所示。

两个起电盘分别固定在两个受动轮的轮轴上，当同轴的两个驱动轮旋转时，两根交叉的皮带分别带动两个受动轮反向旋转，从而使两个起电盘也反向转动。因此，在安装和更换皮带时不可忽略两根传动皮带的方向。若传动皮带安装错误导致两个起电盘同向转动，则两个起电盘上正对的铝片由于静电感应带的是异种电荷，同时经过集电梳，将被中和而不能起电。在起电盘转轴上，前后固定了两根电刷，两电刷的方向互为90°夹角。

电刷与一片片旋转的铝片实现间歇式动态接触，起到了传导电荷的作用。从它的作用上可以看出，电刷的材料应该导电性能良好、弹性好，工艺结构能够实现面接触。但配发的起电机电刷质量不尽如人意。被用作电刷的铜丝含铜量低、柔软性差，甚至有的用铁丝代替。几个稀疏而扩散的劣质金属丝划过铝片时，极容易划损铝片。尤其对于用铝粉喷涂代替铝片的起电机，铝粉很容易被劣质电刷划落，散落在有机圆盘上。其后果是铝片的感应效果减弱，有机圆盘绝缘性能下降，划伤后的铝片毛刺与劣质电刷容易出现尖端放电。

因此，我们在使用和维护中，需要注意：

①用含铜量高的紫铜丝置换现有起电机的劣质电刷材料，且铜丝数量应该让电刷能够与铝片做到面接触。

②使用前应清洁起电盘、电刷和铝片等部件。若电刷质量无误，则起电机不能起电最常见的问题是电刷方向。由于连接驱动轮的轴中心螺纹和摇柄螺纹已经固定，只有当顺时针摇动摇柄，驱动轮才能持续转动。电刷位置应斜于左上方和右下方，与竖直线约成45°角。正反面电刷互成直角时起电效率最佳。若电刷位置斜于右上方和左下方，摇动摇柄时，同一集电梳的两侧尖端收集异种电荷，将被中和，放电叉上没有电荷。起电机操作中起电效果并非转动得越快越好，而是应该平稳而匀速地转动，保证两片有机玻璃间隙均匀。若过快转动起电盘，还会影响电刷与铝片的接触，以及静电感应作用，起电效果反而不好。

最简单的静电发电机相当于一只起电盘(见图3)。这种起电盘由一个带有绝缘柄H的金属片D和硬橡皮板R组成。在用皮毛摩擦橡皮板使之带负电荷之后,将金属片D放在橡皮板R上。由于橡皮板的表面不可能加工得绝对平整，金属片与橡皮板的接触面之间始终存在着一定的空隙。这时金属片的下表面将感应出正电荷，而上表面则感应出等量的负电荷。用金属导体将金属片接地，释放掉金属片上的电子，然后去除接地线，同时用绝缘柄将金属片抬离橡皮板，此时金属片上只有正电荷，这些正电荷可以用收集器加以收集。如果重复上述充电过程，就可以在收集器上获得大量正电荷，产生相当高的电压。

静电仪器的绝缘性是与材料清洁度及周围环境密切相关的。使用前应对起电机进行清洁。用于擦拭起电盘的布必须是清洁干燥不易脱落纤维的柔性布，因为粘附在起电盘上的纤维会直接向空中漏电。遇有不易擦拭掉的污垢时，可以在擦布上蘸些酒精再擦。要用清洁的毛刷除去起电机上电刷上面的灰尘，注意掉落的毛丝不可留在仪器上以免造成漏电，并及时清除电刷上的氧化层。使用完毕要放松传动皮带，以免长期绷紧加速皮带老化。使用起电机时切忌用汗手或脏手接触仪器。操作时双手尽可能远离导体一端，避免正对着起电机呼气，因为人体呼出的水汽凝附在起电机表面也会妨碍实验的正常进行。冬天使用起电机做实验时，寒冷的室外进入暖和教室内，满室学生呼出的热气也会使实验失败。补救的方法是把仪器预先烘热后带进教室。当起电机完好、操作规范但仍不能起电时，是因为所有铝片没有带上初始电荷。这时可以用摩擦过的橡胶棒等使起电盘上的某些铝片带电即可以正常使用。同理，使用完毕后，为了安全，往往将两个放电球接触，以使正负电荷中和。这时要注意，两放电球接触后不能再转动摇柄，以免两起电盘上所有铝片正负电荷完全中和，干扰下次起电。配发的起电机在整机设计、材料选取和制作工艺上也存在不少问题。比如，底座和支架材料单薄、不够坚固，摇动驱动轮时仪器就会出现摇晃，两片起电盘无法保持合适均匀的间隙，甚至两个起电盘转动中会不断擦碰。轮轴都由塑料制品制成，表面十分光滑，传动皮带常常会在轮轴上打滑，导致两起电盘转动不均匀，或出现一盘转一盘停滞等现象。上述故障都会严重影响起电效果甚至不出现电火花。这就需要我们对仪器整机的结构、材料和工艺做适当的加固、打磨等改进性工作，以发挥它的最大效用。