利用电视机废旧元件设计制作“高压静电发生器”

摘 要：在中学物理教学中，有许多静电演示实验需要高压静电静电。在生活中我们发现了电视机会产生高压静电的现象（高压包打火），提出利用电视机废旧元件设计制作“高压静电发生器”的设想，经过了一年多的实验研究，我们利用废旧的的黑白电视机元件设计制作了“高压静电发生器”。可以用于我们上物理课的静电实验演示和我们的学生课外静电实验研究。“高压静电发生器”制作简单，成本较省，操作容易。
关键词：电视机元件； 高压发生器；设计制作
一、前言
在中学物理教学中，有许多静电演示实验需要高压静电荷，平常我们的静电荷是从玻璃棒和丝绸、橡胶和毛皮摩擦获得，还有从感应起电机上获得。但上面这些获得高压静电的方法，受天气的影响很大，稳定性较差。能不能制作一种能连续发生电荷，不受天气变化的高压静电发生器呢？在一次偶然的机会中，我们发现电视的行输出变压器出现高压放电（打火）现象。我们就开始应用废旧的黑白电视机元件动手设计制作，经过了一段时间的設计制作和实验应用，成功制作一个可以作为高压静电发生器，用于我们老师的静电实验和学生的高压静电课外实验探究。下面我们介绍高压静电发生器设计制作过程及应用。
二、制作原理及电路原理图
我们利用14英寸或17英寸黑白电视机行输出变压器（高压包）的初级线圈与晶体三极管3DD15C、电阻R组成电感三点式振荡器；次级线圈与内部高压硅堆组成升压和整流电路。电路原理图如图一所示。电源使用6--14伏可调的低压电源，改变输入电压，同时可改变输出高压静电的电压，达到各种静电实验所需的各种高压静电。高压静电发生器不仅能用来获得大量静电荷，还可以作为数万伏的高压直流电源。另外，外接两高压硅堆和高压电容C2000PF/20KV）组成电荷储藏器（电路图中的电荷储藏部分），在需要短时间内放出大量电荷的实验就加上它来供电。
三、器材和元件
1. 晶体三极管3DD15C、2.17英寸黑白电视机行输出变压器（高压包）、3.电阻R（150欧姆）、4.高压硅堆2支、5.电容器（C2000PF/20KV）、6.塑料盒、7.接线柱、8.导线、9.拨动开关、10.电源（可用电池或低压直流电）
四、制作过程
上面1—9的这些元件都可从旧的黑白电视机上拆下来的电子垃圾中取得，选好电路元件，按图一电路图接好电路元件。由于元件少又小，全部元件可以装在一个比较小的塑料盒里面。三极管和电阻焊接在一片万能电路板上，元件焊接一定要光滑而无毛刺，把拔动开关用502胶水固定在塑料盒的旁边，从盒内引出正负电荷的两个接线柱如图二所示，并配备静电探针。一个结构紧凑小巧、电路简单、使用方便的高压静电发生器就制作好了。
五、使用方法及注意事项
“高压静电发生器”配合其它仪器可以做很多静电实验实验，如：正、负电荷的相互作用实验；导体表面的电荷分布静电场的电力线；均匀电力线分布实验；平行板电容器实验；静电乒乓；尖端放电、静电除尘、电风轮等十几静电实验。同时可以代替感应起电机的作用于（性能优于感应起电机），由于能连续供应电荷，正负电荷数量多，且稳定性较好，电源开关一打开马上有高压静电的产生，且不受天气的限制，非常方便。特别适用于需要静电荷较多，静电高压稳定的实验，如：静电除尘实验演示；电风轮实验……（如图三所示）。
由于成本低，制作简单，原材料容易寻找，可以引导学生开展实验设计制作，用于学生的课外静电实验探索实验（如图三所示）。

使用时的注意事项：
1.在实验中，如果分别联接不同实验仪器时，输出线一端可连接在有足够绝缘把的金属杆上，再手持绝缘把依次用金属杆连接实验仪器的一端。
2.在接上负载前，输出正常（可用火花法试验），接上负载后，发现无输出（停振）现象是负载电流过大，可串接限流电阻。（阻值为2ΜΩ至10ΜΩ之间）。
3.为了安全，连续工作时间不要超过15分钟。
4.严禁用手直接接触高压输出线，以免击伤。千万不要把电极对准人的眼睛玩，以免伤害眼睛。
5.因该仪器有几万伏的直流高压，故贮存时一定要放在干燥措施，，以免工作时因内部潮湿而打火，损坏仪器。
6.该仪器在工作正常时，可听见细小的“吱吱”高压包工作声，这是正常的声音。
作者简介：应干和，男，浙江省缙云县；在缙云县教育局教研室任教研员，中学高级教师，主要研究方向方向高中物理教学和物理疑难实验。
手机电话：13587145577，E-mail： zjjyygh@163.com； 详细地址：浙江省缙云县五云镇槐花街52号缙云县教育局教研室，邮编：321400

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