驗(yàn)證庫(kù)侖定律的學(xué)生實(shí)驗(yàn)

1、驗(yàn)證庫(kù)侖定律的學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證庫(kù)侖定律的學(xué)生實(shí)驗(yàn)用懸掛在細(xì)絲上的荷電小球，受另一相同的荷電小球的靜電斥力作用而發(fā)生偏移，測(cè)定小球的質(zhì)量（m），懸點(diǎn)到球心的長(zhǎng)度（L）和小球偏移的距離（x），根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算小球所受到的靜電斥力。用現(xiàn)在中學(xué)一般都有的現(xiàn)mgLxF??成儀器（鐵架臺(tái)，學(xué)生天平、米尺和鏡尺等）和少數(shù)自制配件，組成實(shí)驗(yàn)裝置，效果較好。所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：圖中荷電小球A是用細(xì)砂紙磨薄了的乒乓球均勻涂上一層碳素墨水，或涂上乳白膠后粘細(xì)

2、銅粉并拋擦光滑就更美觀，看來(lái)像似銅球，但其質(zhì)量只有1克左右，可用學(xué)生天平測(cè)得其質(zhì)量。然后再用兩根長(zhǎng)為1米左右的，并分得很細(xì)的滌綸包裝帶細(xì)絲，將A球懸掛在鐵支架上。B球也同樣是乒乓球做的荷電小球，但不需磨薄，將它固定在可以作豎直和水平移動(dòng)的絕緣支架D上，以便改變兩球之間的距離。A球偏移的距離（x）和兩球之間的距離（r）都是通過(guò)安裝在可以在滑軌中左右移動(dòng)的支架上的鏡尺來(lái)觀測(cè)，這樣就可以在不接觸兩荷電小球的情況下，比較準(zhǔn)確地測(cè)出x和r的值。實(shí)

3、驗(yàn)不需在暗室中進(jìn)行。所需的預(yù)備知識(shí)又是學(xué)生所熟悉的。實(shí)驗(yàn)時(shí)，用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒，與A、B兩球接觸使它們帶同種等量的電，并保持兩球電量不變，驗(yàn)證的關(guān)系：移動(dòng)B球的支架，改變兩球之間的距離，并同時(shí)利用鏡尺觀測(cè)r和x的值，某次實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，2r1F?A球的質(zhì)量m=1.6克，懸點(diǎn)到球心之間的距離L=95厘米。為了證明的關(guān)系，繪出的圖象，如圖2所示：2r1F?2r1~F從圖中可看出后面三次試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本符合平方反比的規(guī)律，而首次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻

4、偏離直線很多，其原因是由于2r1~F開(kāi)始時(shí)荷電小球帶電量多，其電勢(shì)亦高，容易漏電，所以誤差較大。然后再驗(yàn)證靜電斥力跟兩球所帶電量的乘積成正比的規(guī)律，采用庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)相同的方法，改變小球所帶的電量，即用相同的絕緣導(dǎo)體球先后分別跟A、B球接觸，使其電量減半，同時(shí)移動(dòng)B球支架，使得當(dāng)A球偏移不同時(shí)以保持兩球之間的距離不變，若使r＝5cm測(cè)得數(shù)據(jù)如表2所示：從表2中的數(shù)據(jù)可看出，實(shí)測(cè)的靜電斥力越來(lái)越小于理論值，這是由于小球不斷漏電的緣故。但還是

5、可看出兩球間的靜電斥力近似地表2跟兩球所帶電量之乘積成正比。另外從多次實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果還可發(fā)現(xiàn)；當(dāng)兩球相距愈遠(yuǎn)而帶電愈少所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就愈符合庫(kù)侖定律，這說(shuō)明荷電小球間的距離愈大，所帶電量愈小，緣絕導(dǎo)體球上電量分布就愈均勻，就愈近似點(diǎn)電荷。這對(duì)使學(xué)生明確庫(kù)侖定律的適用條件是很有意義的。以上是我們對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)初步探討，尚有不少有待改進(jìn)之處，如鏡尺上可改畫一條觀測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)線，而鏡尺座和滑軌上可刻度標(biāo)尺和游標(biāo)，可提高測(cè)量r和x的精度，若荷電小球能專門用