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怒发冲冠详细描述： 该展项展示了静电高压下人体头发间同电荷相排斥的现象。绝缘导体静电平衡的特点即范德格拉夫静电。高压电源通过尖端放电的方式，将电荷传到球壳上，利用绝缘导体静电平衡的特点，电荷分布在球壳外表面。随着电荷的积累，球壳上的电位逐渐升高到20—30万伏动态平衡为止。当观众将手扶在球壳上，其电位与球壳同时升高，由于头发具有微弱的导电性，一部分电荷传到头发上，在静电斥力的作用下，头发会竖立起来。
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对范式起电机升压原理的质疑。欢迎讨论质疑
UID：2203861
在线时间93小时
M币484专家5
&&发表于: 03-22
这是一位老师的文章，质疑传统的升压说法，本人基本赞同 质疑范氏起电机的升压原理&&&& 范德格拉夫静电加速器简称（范氏起电机）由美国科学家范德格拉夫于1931年发明至今已经80余年了。他当时的目的是做一个极高电压的静电加速器用来加速静电加速器中的带电粒子，去轰击原子、质子等以解开原子核内部的秘密。=740) window.open('/file///C\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsFC87.tmp.jpg');" style="max-width:100%;" onload="if(is_ie6&&this.offsetWidth>740)this.width=740;" title="对范式起电机升压原理的质疑。欢迎讨论质疑" alt="对范式起电机升压原理的质疑。欢迎讨论质疑">这其中对其升压的原理性解释，在大学普通物理学的电磁分册中是这样叙述的（p112页）：范德格拉夫静电加速器是利用静电原理尝试高电压来加速带电粒子的装置，图1.1是这种加速器的原理示意图。A是一个近乎封闭的中空金属罩，作为高压电极，它被支在绝缘柱上，两个转轴C，D之间装上一条由绝缘材料制成的传送带，传送带由电动机带动。在传送带下端附近装有一排针尖E，这些针尖与直流电源（电压约几万伏）的正极相连，电源负极和转轴都接地。这样在针尖E与转轴D之间就有几万伏的电势差。由于尖端放电，正电荷被喷射到传送带上并被传送带带着向上运动。在金属罩的内测也装有一排与A相连的金属针尖（或电刷）F，当传送带上的正电荷与其靠近时，针尖上就被感应生等量的异号电荷。其中负电荷也由于尖端放电，和传送带上的正电荷中和，使传送带失去电荷而针尖带上了正电荷。由于导体带电时，电荷只能存在于外表面。这样，由于传送带的运送，正电荷就不断从下面的直流电源传到金属罩的外表面上使之带电越来越多，从而能在金属罩与地之间产生高电压。电极A的电压也不能无限制的提高。因为电压高到一定数值时，电极就会通过周围空气发生电晕放电（在电极周围的强电场中空气电离引起的一种缓慢放电现象）、局部尖端放电以及沿绝缘支架漏电等现象。使一部分电荷不断漏掉进入地中。如果在相同时间内由于这些原因漏掉的电荷和传送带送上来的电荷相等，电极上的电荷就不能再增加，因而它的电压也就不能再升高了。提高电极电压的一个方法是制造更大的球形电极，用直径1m的球形电极可以得到0.6*106V的高压，直径增大到2m时，可得到1.3*106V的高压。在增大直径并不能有效地提高电压，例如有人建造直径为10m的电极，只得到4*106V的电压。所以通过增加球形电极的直径来提高电压是很有限的。后来人们发现在高气压条件下，气体的击穿强度（即使气体变成良导电体的电压）要比正常情况下高得多。于是就试着把静电加速器放在高压气体中来解决点击穿问题。试验结果是成功的。原来在正常大气压下只能得到0.6*106V的静电加速器，放到充有几个大气压的钢筒中后电压就可以提高的4.5*106V。现在大部分运行的静电加速器就是这种高气压静电加速器。以上所述的就是从理论上对范式起电机升压原理的经典解释。这个理论到目前为止一直作为制作静电加速器的理论依据。这个理论正确与否呢？我们可以从下面几个方面来加以论证：一、传送带上所带电荷的电压只有几万伏，但是当传送带带着这些电荷进入到电极罩中时。由于法拉第圆筒理论——内部没有电荷，电场为零。这样传送带上所携带的几万伏高压的电荷就会通过金属针放电，而把电荷最终转移到球形电极的外表面。当传送带上的电荷源源不断的通过金属针转移到电极罩的外表面时，电极罩上的电压就会不断升高。最后到达一个平衡点。这个理论看似正确、无懈可击。但是经不住推敲。1：金属罩电极充其量只是一个可以盛装电荷的电容器它本身是不会升压的。真正要使金属罩电极的电荷积累并升高电压，单靠低电压的电荷进入电极罩内，电极罩上的电压就会自动升高。根据能量守恒定律，这是不可能的。电极罩上电压的升高必须要有外力的作用，来提升电极罩上的电势能。如果没有外力作用，电极罩上的电压怎么可能自动升高呢？所以这种升压原理的解释是完全错误的。2、如何正确解释电极罩电压的升高呢？既然升压就需要提供能量，那这能量是从哪里来的呢？这就应该是传送带的作用，当它携带上电荷在向电极罩中爬升的过程中，实际上它上面所携带的电荷的电压已经随着传送带的不断升高而升高。只有电荷的电势能高于电极罩上的电压，电荷才能顺利进入金属罩内，进而转移至外表面。当传送带上电荷的电压与电极罩上电压相等时，金属罩上的电压就不再升高，而维持一个动态平衡。那么传送带上的电荷的电压为什么会升高？有无物理学原理作为理论依据呢？我们说这就是电磁学中所说的减容增压原理。也就是给一个电容器的两极板充电，然后将两块极板拉开，极板间的电容减小而电压升高（本质上是外力做功,使传送带上的电势能增加）。把这条原理应用到范氏起电机上，就太贴切不过了。我们可以把传送带上的带电金属横梁看做是一块一块的电容极板，在它们随着传送带的向上运动，距离下面的电极就越来越远，随之电容减小，电压增高。皮带传动的也是这个道理，就不再重复论述了。通过以上升压原理的分析，我们是否可以得出范氏起电机的升压与电极罩的大小没有关系呢？我们说答案是肯定的。电极罩的大小不能决定电压的高低，只能决定所带电量的多少。这就像大盆装水多，小盆装水少一样。如果去掉电极罩会怎样呢？这里有本人的两张照片，可以说明没有电极罩电压照样升高。=740) window.open('http://img.mydigit.net/Mon_e7cf6b4e414.jpg?28');" style="max-width:100%;" onload="if(is_ie6&&this.offsetWidth>740)this.width=740;" title="对范式起电机升压原理的质疑。欢迎讨论质疑" alt="对范式起电机升压原理的质疑。欢迎讨论质疑">&&&&&&&&有了以上共识，要想提高范氏起电机的电压，除了增加传送带周围气体的干燥性和气压（增加气体的绝缘性）外，最主要的方法应该是增加传送带的高（长）度。越高离地电极越远，这时传送带顶端的电压就会升的越高。这个方法简便易行，做到百万伏电压轻而易举，所投入的成本也很低，便于人们对静电高压的研究。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 撰稿人：XXX&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 电话：XXX地址：XXX
UID：893760
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M币1483专家2
&发表于: 03-22
并不存在“高电压电荷”，电荷本身只是带电粒子，电压是两点之间的电势差。起电机就是用机械能把电荷从电势低的地方搬运到电势高的地方。
UID：1072724
在线时间1142小时
M币2954专家6
&发表于: 03-22
找个高层建筑，在一层拿着手机进电梯，按顶层，你会看到你的手机慢慢开始拉弧
UID：861483
在线时间1142小时
M币923专家10
&发表于: 03-22
按顶楼的结论，一个平板电容器，假定现在电压是100V，把其中一块极板拿到1000公里外，电压就会变成高于100V？这。。。似乎不合常识吧
UID：2203861
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M币484专家5
&发表于: 03-22
回 fat 的帖子
:按顶楼的结论，一个平板电容器，假定现在电压是100V，把其中一块极板拿到1000公里外，电压就会变成高于100V？这。。。似乎不合常识吧 ( 16:59) 理论是这样的C=εS/4πkdQ=CU至于各物理量的含义：C电容器的电容S 极板正对面积ε电介质常数4阿拉伯数字（一个常数）K 静电力常量π一个常数 3.14d极板间距所以，但当当其他参数不变，极间电压，和距离成正比。最常见的电容麦克。根据这些公式可以推导。当极板距离离开，电压就会上升，远距离还要考虑其他因素。
UID：893760
在线时间2444小时
M币1483专家2
&发表于: 03-23
回 fat 的帖子
:按顶楼的结论，一个平板电容器，假定现在电压是100V，把其中一块极板拿到1000公里外，电压就会变成高于100V？这。。。似乎不合常识吧 ( 16:59) 那你的“常识”是什么样的呢？记得初中物理就有类似实验。
UID：935761
在线时间475小时
M币1122专家13
&发表于: 03-24
这篇文章讲的是大学“普通物理学”中范式起电机的解释的质疑，实际上，普通物理学仅仅是大学中的基础课程，只是用来给“需要用到一定物理知识而不需要研究本质”的专业用的。所以实际上他的解释更类似于高级一些科普。而之后给出的解释，会在电通信相关专业、电子学相关专业、以及理论物理学专业大二或大三的课程“电磁场”中学习到，所以我们可以判断，这个提出疑问的“老师”并没有上到大三。 PS：理工科大学生中有那么一句话：高中时觉得初中学的物理化学是错的，大学时觉得高中时学的物理化学是错的，读研时会觉得本科时的物理化学是错的。因为在自然科学的学习中，越基础的时候考虑的就是“近似”，越高级才会考虑“本质”，举个例子：初中前大家的常识认为水是导电的，初中化学会学到“纯水是不导电的”，高中化学会讲到再“纯”的水也会有离子积常数，也会微弱导电。大学基础化学会学到“去离子水”，之后学到电磁场后会发现任何物质都有“击穿场强”这个说法。所以有人问我水导不导电，我只敢回答说“25℃纯净水的电阻率为18.3MΩ·cm”。
UID：1143161
在线时间202小时
M币1229专家1
&发表于: 03-24
回 jackruru 的帖子
:这篇文章讲的是大学“普通物理学”中范式起电机的解释的质疑，实际上，普通物理学仅仅是大学中的基础课程，只是用来给“需要用到一定物理知识而不需要研究本质”的专业用的。所以实际上他的解释更类似于高级一些科普。而之后给出的解释，会在电通信相关专业、电子学相关专业、以及 .. ( 16:41) 总结到位，精辟！
UID：2268706
在线时间0小时
M币16专家0
&发表于: 05-20
非常有智慧的思考。虽然不完善，但是敢于质疑传统认知，这便是真正智慧的起点。
UID：2268706
在线时间0小时
M币16专家0
&发表于: 05-20
回 bjxsgzs 的帖子
:理论是这样的C=εS/4πkdQ=CU....... ( 17:49) 回答的非常好，但是那个解释中忽略了 “Q” .这才是真正的来源。对此的深入思考，可以带来很高层面的启示。我看到，这个解答已经描述了星际飞船的动力来源。
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