維氏起電機即維姆霍夫起電機，是靜電學中常用的實驗儀器。
基本介紹
- 中文名：維氏起電機
- 別名：維姆霍夫起電機
- 類型：靜電學中常用的實驗儀器
- 領域：物理
簡介,作用,
簡介
它不僅可以作為起電裝置,還可以演示火花放電現象,效果非常好.但是在維氏起電機的使用過程中,必須順時針搖動手柄,學生在實驗過程中,也常常因為逆時針搖動手柄而不能成功地使起電機起電,特別是一些習慣用左手的人,在操作起電機時會感覺有些彆扭.
作用
感應起電機是一種能連續取得並可積累較多正、負電荷的實驗裝置。萊頓瓶是個電容，用來儲電。感應起電機在左右各有一萊頓瓶，兩萊頓瓶集聚不同種電荷，作為電源的正負極。
當順時針搖動轉輪上的搖柄時，由於在靜電序列中鋁排在銅之前，所以在圓盤轉動時鋁片與電刷上的銅絲摩擦而帶上正電荷，銅絲帶負電荷。如圖：假設剛摩擦時金屬鋁片S1帶電量為Q1，與其在同一直徑上的鋁片S2帶電量為Q2，Q1與Q2有大小之分。圖37-2所示。
當圓盤轉過90°時，S1與反面電刷Bˊ相對，此時S2ˊ、S1ˊ分別與S1、S2相對。假設Q1>Q2，由於S1ˊ與S2ˊ之間有電刷連線，會引起自由電子移動，使得S1ˊ帶正電荷，S2ˊ帶負電荷，圖37-2（b）。
當圓盤再轉過45°時，S1、S2分別順時針轉至與電極相接的懸空電刷E2、E1處，並在該處放電使E1、E2帶正電荷，這些正電荷又被積聚在萊頓瓶C1、C2中，圖37-2（c）。
當圓盤再轉過45°即S1轉到與正面電刷B相對應時， S1與S1ˊ相對，S2與S2ˊ相對，剛經過放電的S1與S2恰好不再帶有電荷。S2ˊ帶負電使得S2感應帶正電，又由於與金屬刷上銅絲摩擦也使它帶正電，在二者共同作用下S2帶上了正電荷；對於S1來說，S1ˊ上的正電荷使其感應帶負電荷，由於金屬刷的連線作用，S2所帶的正電荷會導致電子移動（如圖37-3）使S1帶負電，這樣，雖然有摩擦產生的正電荷也會被以上兩種作用所產生的負電荷抵消，因此S1還是帶負電荷，圖37-2（d）。
圓盤再轉過45°時，S1ˊ與S2ˊ恰好分別轉到懸空電刷E2ˊ與E1ˊ處。帶正電的S1ˊ在E2ˊ處放電後不再帶電，E2ˊ上的負電荷被中和使E2ˊ帶正電，這些正電荷被萊頓瓶C2積聚到放電叉T2的放電小球上；帶負電的S2ˊ在E1ˊ處放電後也不再帶電，且E1ˊ上的正電荷被中和使E1ˊ帶負電，這些負電荷被萊頓瓶C1積聚到放電叉T1的放電小球上，圖37-2（e）。
如果圓盤又轉過45°，S1又與S2ˊ相遇，S2與S1ˊ相遇，且此時S1﹑S2與反面電刷Bˊ相對，S1ˊ﹑S2ˊ分別在E2、E1處放電後不再帶電。此時的電荷變化與過程（d）相似, 因此與S1相對的S2ˊ帶正電荷, 與S2相對的S1ˊ帶負電荷，圖37-2（f）。
當圓盤再轉過45°，此時S1﹑S2恰好分別轉到懸空電刷E1﹑E2處。S1在E1處放電使得負電荷被積聚到放電叉T1的放電小球上，S2在E2處放電使得正電荷被積聚到放電叉T2的放電小球上，圖37-2（g）。之後轉動搖柄，電荷的變化情況將重複過程（c）~（g），由於兩盤的逆向旋轉，轉至與電極相接的懸空電刷E2、E2ˊ處的金屬片將全部帶正電，轉至與電極相接的懸空電刷E1、E1ˊ處的金屬片將全部帶負電。萊頓瓶C2感應到放電小球T2上的正電荷會越來越多，而被萊頓瓶C1感應到放電小球T1上的負電荷也會越來越多，當小球聚集一定電荷時，就會產生放電現象。在萊頓瓶蓋內放電叉與懸空電刷之間的空氣也會被電離，使放電叉與懸空電刷在短時間內相當於一個導體，將事先聚集在萊頓瓶中的電荷大部分中和之後，再一次重複上述過程。
但是，起電機並不是從一開始就可以放電的，因為空氣被擊穿需要一定的電壓，這就需要積聚一定的電荷，而放電叉T1、T2上電荷的積累需要一定時間，所以當起電機長時間不用後要搖動搖柄一定時間後T1、T2間的電壓才能達到空氣的擊穿電壓而產生放電現象。
那么，反向轉動搖桿時是否也會達到相同的效果呢？回答是否定的，因為反轉時雖然起電機原理和正轉一樣，但由於正反兩面的鋁片在摩擦起電後都沒有再經過另一側電刷，而是直接在懸空電刷處放電，使兩個萊頓瓶帶有同種電荷，因此不會放電。
