做一个演示静电的电铃

静电的演示实验是高中物理课上必做的实验，而往往由于天气潮湿实验很难做好。笔者根据这一情况，经过反复试验设计做了一个演示静电的电铃，现介绍如下。
　　
　　l器材准备
　　
　　①静电起电机一部；②铃铛两个，可用演示电铃上的铃铛；③直径约2一3cm的小钢球一个，做单摆实验的小钢球就很好；④适量长度的细棉线；⑤铁架台一个。
　　
　　2安装与调整
　　
　　①把起电机上两根放电杆前端的金属小球旋下，拿掉大球，分别套上铃铛，再旋上小球并拧紧；②把细棉线一端系在铁架台的横杆上，下端系在小钢球上，细线长约80cm；③调整两铃铛和小钢球的位置，使两铃铛间的空隙距离约6～8cm，把小钢球吊在两铃铛的正中间，距离两铃铛分别为1—2cm左右，如图1所示。
　　

　　3演示实验
　　
　　当安装和调整好以后，摇动起电机摇把，我们就会看到小钢球两边摆动撞击铃铛，发出叮、叮、叮……的铃声。
　　
　　为了使静电电铃不断发声，只要不断地慢慢摇动起电机就行了。但不要摇得太快，以免发生火花放电，如果发生火花放电，小球会停止摆动。最好是首先慢慢摇动几下起电机，使电铃启动后停止摇动，待电铃振动几下后，再慢慢摇动起电机，摇动几下后又停下，这样摇动几下停一会儿，再摇动几下又停一会儿……就能使电铃不断振动发声。对于具体情况还要看当时的空气的湿度，若空气湿度小，摇动起电机的速度就要慢一些，摇动次数也少一些;若空气湿度大，摇动起电机的速度就要快一些，摇动次数也多一些，只要反复试几次就会掌握其规律。
　　
　　如果空气干燥可以很好地演示雷击放电现象。只要快速摇动起电机，就会在小球与两个铃铛之间空隙产生雷击放电的电弧，非常漂亮。
　　
　　4实验原理
　　
　　在起电机起电后就使两个铃铛上带上异种电荷，由于静电感应，金属小球上产生感应电荷，距离带正电铃铛较近的一面出现负的感应电荷，距离带负电铃铛较近的一面出现正的感应电荷，受到两边铃铛上电荷的吸引，如图2所示。
　　

　　小球在两个铃铛的中间，处于一种不稳定平衡状态，很容易偏离平衡位置而摆向某个铃铛。假设首先是摆向带正电的铃铛，当小球与铃铛碰撞时，小球获得正电荷，而随即被带正电荷的铃铛排斥，且被带负电的铃铛吸引，摆向带负电的铃铛。同理，当小球与铃铛碰撞时，小球获得负电荷，而随即被带负电荷的铃铛排斥，且被带正电的铃铛吸引，摆向带正电的铃铛……。这样小球在两个铃铛之间来回摆动，撞击铃铛而有节奏地发出铃声。
　　
　　若是在静电电铃启动后停止摇动起电机，小球在振动过程中不断地运送电荷，使两个铃铛有节奏的放电。两铃铛间的电势差越来越小，小球所受的静电力也越来越小，摆动的频率也越来越小，最后慢慢地停止。
　　
　　5静电电铃的优点
　　
　　①所需要的元件实验室都有，不要到处找配件，组装也很简单；②可以演示电荷的相互作用、静电感应、雷击放电等现象；③做实验很轻松，效果特别明显。