范氏起電機(jī)的膠帶為何不轉(zhuǎn)

何永健

(永昌縣第一高級(jí)中學(xué) 甘肅 永昌 737200)

VG-180A型范氏起電機(jī)，是根據(jù)范得格拉夫的起電原理而設(shè)計(jì)的一種能發(fā)生很高電壓和較強(qiáng)電場(chǎng)的新型起電機(jī)，如圖1所示．由于它結(jié)構(gòu)新穎、操作方便，起電速度快，實(shí)驗(yàn)效果好，起電電壓高達(dá)180 kV，最高可達(dá)250 kV，能做靜電吸引和排斥、火花放電、演示電場(chǎng)線方向、靜電除塵等多個(gè)靜電實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，電極球上所帶電荷較多，與其他導(dǎo)體的靜電感應(yīng)作用效果明顯直觀，使用安全，在大學(xué)、中學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中用途極廣，很受廣大師生的歡迎．但它價(jià)格高昂，配套部件要求嚴(yán)格，很難用其他配件代替，現(xiàn)在很多教儀廠家提供的物理教儀目次中，已很少看到這種儀器了．以前，有些學(xué)校存留的舊儀器，就顯得彌足珍貴．如何使它繼續(xù)為物理教學(xué)更好地發(fā)揮作用，合理維修就成為一個(gè)值得探討的問(wèn)題．筆者就遇到起電機(jī)膠帶不轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致無(wú)法起電的難題．

圖1

仔細(xì)研究起電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)，電極球被高絕緣的有機(jī)玻璃筒所支承，上下有兩個(gè)輥．下輥與電機(jī)直連，通過(guò)膠帶帶動(dòng)上輥，上下輥都是由高級(jí)絕緣的合成樹(shù)脂制成，橡膠帶由特殊合成橡膠制成，如圖2所示．起電時(shí)，上輥與膠帶摩擦而產(chǎn)生的負(fù)電荷，被上輥旁的集電梳所收集，在電極球上蓄積起很高的電勢(shì)．同時(shí)，膠帶與上輥摩擦而產(chǎn)生的正電荷，由膠帶送到下輥，被下輥旁的集電梳收集入地．而下輥產(chǎn)生的負(fù)電荷，由膠帶送到上輥，被集電梳收集．

圖2

起電機(jī)膠帶的轉(zhuǎn)動(dòng)主要是靠與電機(jī)相連的下輥的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)的，下輥的轉(zhuǎn)軸又與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸緊緊地套在一塊圓柱形的特制厚膠套中． 當(dāng)電機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓柱形的厚膠套與下輥的轉(zhuǎn)軸、電機(jī)的轉(zhuǎn)軸之間都存在著較大的摩擦力，由于其相互之間較大摩擦力的作用，下輥的轉(zhuǎn)軸也隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)．

若起電機(jī)連續(xù)使用多年，一方面因放置環(huán)境溫度、濕度不斷變化，必然會(huì)引起其圓柱形厚膠套的老化變形；另一方面實(shí)驗(yàn)時(shí)，下輥的轉(zhuǎn)軸、電機(jī)的轉(zhuǎn)軸都與其厚膠套之間多次摩擦，使其厚膠套與它們的接觸面逐漸變得松軟光滑，它們之間的摩擦力就會(huì)極大地減?。虼?，就會(huì)出現(xiàn)兩種故障：一種較為嚴(yán)重的是電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)法直接帶動(dòng)下輥轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另一種是下輥不套膠帶時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)雖能勉強(qiáng)帶動(dòng)下輥轉(zhuǎn)動(dòng)，但下輥被套上膠帶，增大了膠帶對(duì)下輥的壓力后，下輥卻無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng).這兩種故障都會(huì)導(dǎo)致膠帶不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，起電機(jī)無(wú)法起電．

筆者經(jīng)過(guò)多次觀察、反復(fù)實(shí)驗(yàn)后，考慮到采取更換套在下輥的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)轉(zhuǎn)軸之上的圓柱形厚膠套的方法，但符合實(shí)驗(yàn)要求的特制厚膠套在短時(shí)間內(nèi)難以找到和制作．再仔細(xì)研究起電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理后，采用幾束細(xì)鐵絲緊密結(jié)實(shí)地捆扎厚膠套，并使鐵絲結(jié)頭與膠套面保持光滑平整不影響其轉(zhuǎn)動(dòng)，增大厚膠套與電機(jī)、下輥轉(zhuǎn)軸之間的壓力，自然也就增大了它們之間的摩擦力，下輥隨電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)自然會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)．按照上述辦法簡(jiǎn)單維修后，起電機(jī)又工作如常了，自己也頗感欣慰．