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使用静电仪器进行实验,绝缘是关键

时间:2011/11/29 14:37:10

静电仪器通常是在高电压(104V数量级)、微电量(10-6库仑数量级)条件下工作,因此,对绝缘性能的要求很高。可以说,静电实验成败的关键是绝缘问题。绝缘的目的是尽量减少电荷的流散。

1.干燥:潮湿会使许多静电仪器失效。因为水分子(及空气中的若干离子)附着在绝缘物的表面上,会导致绝缘性能大大降低。这对某些亲水物质尤为明显。如:玻璃从相对湿度50%的环境移到相对湿度80%的环境中,其表面电阻下降为原来的七千五百分之一。而一个坐满学生的教室,相对湿度很容易达到85%以上。这就是为什么有些仪器在课前准备时效果很好,而一到课堂上就不好用了。环境干燥的最简易办法是通风。

 一般认为,相对湿度不大于70%是静电仪器正常工作的条件。而通风往往还不能保证这一点,这就需要对仪器表面进行烘干处理。无论用什么热源进行烘干,仪器表面温度都不要超过50℃(手触感觉热而不烫)。可采取边烘烤边通风的办法,使仪器尽快干燥,尽量缩短烘干的时间。

2.清洁:仪器表面的灰尘、纤维物以及汗渍等,都会造成许多微小的尖端,使电荷直接从尖端通过电晕放电,流散到空气中。因此,在使用时,应仔细清洁仪器表面,并且不要用手直接触摸。

3.当仪器与起电机等高压电源配合使用时,应尽量远离,以防高压电源在放电过程中造成的过量的气体离子影响仪器的带电状态。

4.实验中如需将两个仪器用导体相连时,最好用验电器连接杆或放电叉。若非用导线不可,也应把导线用尼龙丝等绝缘线悬挂起来。

5.观察仪器时,不要正对仪器呼气。

6.高分子绝缘材料都易老化,其中以紫外线和红外线照射的影响最明显。硬橡胶制品的老化首先是表面形成绿褐色的膜,这时对静电的绝缘已经失效。用细砂纸沾酒精轻轻将膜擦去,还可再用。塑料的老化表现为脆裂,无法修复。因此,仪器要保管在避开阳光直晒和远离热源的环境。

7.绝缘材料的选择:有相当数量静电仪器使用效果不好的根本原因,在于绝缘材料选用不当,或者处理不当。如:电木(酚醛树脂)在低压电器中是优良的绝缘材料,而在静电仪器中却不宜采用。因为电木粉中,经常会含有微量金属杂质。有些材料本身绝缘性能很好,但因在制造过程中,为了美观或区别部件,加入了某些染料,这也往往降低了材料的绝缘性能。因此,静电仪器的绝缘材料除选择优良的绝缘性能外,不要加染料。

常用绝缘材料中,聚苯乙烯、硬聚氯乙烯机械强度差且易老化;低压聚乙烯、聚丙烯韧性很好,但也易老化;玻璃抗老化,但表面易潮(亲水性强);聚四氟乙烯、工业有机玻璃虽价格较贵,但各方面性能均较好。是较理想的静电绝缘材料。

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