一种静电除尘实验演示仪及其实验演示方法与流程

本发明属于教学实验演示装置及演示方法技术领域，具体涉及一种静电除尘实验演示仪及其演示方法。

背景技术：

在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端)，等势面密集，电场强度剧增，致使其附近的空气被电离而产生气体放电，此现象称电晕放电。尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。当电压足够高，放电端细小而尖锐时，尖端放电现象就较为明显。当电场强度与空气击穿电场相近时空气发生电离，形成大量的正离子与自由电子，同时形成离子风，电子在向正极漂移中电荷和尘埃中的中性分子和颗粒发生碰撞，粉尘吸附自由电子成为带负电荷的粒子，从而让粉尘吸附在阳极板上，静电除尘即采用此原理。

目前电子市场上几乎没有小功率、低电压的静电除尘仪，大部分都是功率较大、工作电压上万伏的用于工业除尘的大型静电除尘器。在涉及尖端放电原理和尖端放电现象的内容教学时，往往因为可辅助演示的仪器设备的欠缺而导致不能进行教学演示，导致教学效果不佳。

技术实现要素：

本发明主要针对上述教学中存在的现实问题，提供一种操作方便、效果直观，能够较好地进行教学演示，帮助学生加深对尖端放电现象和原理感性认识的静电除尘实验演示仪及其演示方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种静电除尘实验演示仪，包括箱体部分、电力系统和除尘系统；

所述箱体部分包括底部敞口的矩形绝缘箱体、位于箱体前部横穿过箱体两侧壁板的水平转轴、安装于转轴两端位于箱体外的滚轮、安装于箱体后端的手柄；

所述电力系统采用220v、50hz的交流电供电，包括安装于箱体内后部的升压变压器及整流器、设置于升压变压器及整流器变压线圈中的硅钢片、安装于箱体上的开关，通过导线与开关连接的插头；

所述除尘系统包括位于箱体内套装在转轴上的圆筒状金属阳极、对称装在阳极靠下部位前后两侧的两排固定在铜片上的针排状金属阴极、连接两条铜片的导线、安装在箱体内顶板底部并位于圆筒状金属阳极上方的海绵擦、安装在海绵擦两侧的集尘槽，圆筒状金属阳极和针排状金属阴极构成尖端放电装置；所述两排针排状金属阴极，固定在两侧铜片上的金属针等距对称向内倾斜设置，铜片的两端插装在箱体两侧壁板上；

整流后的电压输出正极通过电刷接于固定圆筒状金属阳极的金属转轴上，负极同时接到针排状金属阴极的两条铜片上。

本发明所述集尘槽为l形集尘槽。所述箱体为透明箱体。

本发明所述静电除尘实验演示仪的实验演示方法如下：

a.将插头插在外部插座上，接通电源，将开关打开；

b,把静电除尘实验演示仪的箱体敞口向下，轻放到铺好灰尘的平面上；

c.用手提住手柄，使静电除尘实验演示仪重心前移，集中到滚轮上；

d.轻轻推动静电除尘实验演示仪随滚轮的转动往复移动，使尖端放电装置的圆筒状金属阳极和针状金属阴极在有灰尘的平面上与尘埃充分接触；推动静电除尘实验演示仪往复移动过程中，观察针状金属阴极上金属针作用前后平面上灰尘分布情况及金属阳极的圆筒筒壁上吸尘情况，可以看到针状金属阴极下方的灰尘被吸附到圆筒状阳极上，说明针状金属阴极发生尖端放电，并形成电子风，使平面上的灰尘带负电并在风力和静电力的双重作用下运动到圆筒状阳极上；

e.关闭开关，观察金属圆筒表明的除尘情况，可以看到金属圆筒表明上残留的灰尘不多，大量灰尘已收集在型集尘槽中，说明在海绵擦的阻挡下，转动的圆筒状阳极吸附的灰尘脱离阳极表明，并在惯性作用下落入集尘槽中。

h.清理海绵擦和集尘槽上的尘埃；

g.用毛刷清理干净金属针及金属圆筒筒壁上的灰尘，留待下次实验使用。

本发明演示仪采用低压小功率的电源，操作方便、实验效果好，能够在教学中直观形象地演示出尖端放电现象，帮助学生加深对尖端放电现象和原理的感性认识。

附图说明

图1为本发明演示仪的俯视示意图；

图2为图1的a-a剖面示意图；

图3为本发明演示仪的后视示意图；

图中标记为：1、箱体；2、升压变压器；3、整流器；4、硅钢片；5、开关；6、转轴；7、滚轮；8、海绵擦；9、圆筒状金属阳极；10、铜片；11、集尘槽；12、插头；13、针排状金属阴极、14、手柄；15-导线。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例进一步阐述本发明的内容，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1～图3，一种静电除尘实验演示仪，包括箱体部分、电力系统和除尘系统；所述箱体部分包括底部敞口的矩形绝缘箱体1、位于箱体前部横穿过箱体两侧壁板的水平转轴6、安装于转轴两端位于箱体外的滚轮7、安装于箱体后端的手柄14。所述箱体1为采用透明材料制作的透明箱体，以便于实验观察。所述电力系统采用220v、50hz的交流电供电，包括安装于箱体内后部的电源控制器、升压变压器2及整流器3、设置于升压变压器及整流器变压线圈中的硅钢片4、安装于箱体上的开关5，通过导线与开关连接的插头12。所述除尘系统包括位于箱体内套装在转轴6上的圆筒状金属阳极9、对称装在阳极前后两侧的两排固定在铜片10上的针排状金属阴极13、连接两条铜片的导线15、安装在箱体顶板底部并位于圆筒状金属阳极9上方的海绵擦8、安装在海绵擦两侧的集尘槽11，圆筒状金属阳极9和针排状金属阴极13构成尖端放电装置；所述两排针排状金属阴极13，固定在两侧铜片上的金属针等距对称向内倾斜设置，本实施例金属针与水平面形成的夹角为15°，铜片的两端插装在箱体两侧壁板上。集尘槽11采用l形集成槽，便于收集海绵擦擦下的灰尘。整流后的电压输出正极通过电刷接于固定圆筒状金属阳极9的金属转轴6上，负极同时接到针排状金属阴极的两条铜片10上。电源控制器连于电源火线上，控制整个电路电源；在升压变压器和整流器的线圈中设置的硅钢片可以增强磁通量。当滚轮滚动时，带动转轴转动，进而使作为阳极的金属筒体同步转动。

本发明静电除尘实验演示仪的实验演示方法及操作步骤如下：

a.将插头12插在外部插座上，接通电源，将开关5打开；

b.把静电除尘实验演示仪的箱体敞口向下，轻放到铺好灰尘的平面上；

c.用手提住手柄14，使静电除尘实验演示仪重心前移，集中到滚轮7上；

d.轻轻推动静电除尘实验演示仪随滚轮的转动往复移动，当滚轮滚动时，带动转轴转动，进而带动金属筒体转动，使尖端放电装置的圆筒状金属阳极9和针状金属阴极13在有灰尘的平面上与尘埃充分接触；推动静电除尘实验演示仪往复移动过程中，观察针状金属阴极上金属针作用前后平面上灰尘分布情况及金属阳极的圆筒筒壁上吸尘情况，可以看到针状金属阴极下方的灰尘被吸附到圆筒状阳极9上，说明针状金属阴极13发生尖端放电，并形成电子风，使平面上的灰尘带负电并在风力和静电力的双重作用下运动到圆筒状阳极9上；金属阳极的圆筒转动过程中，上方的海绵擦8将转动到顶部部分筒壁上吸附的灰尘擦下并落入两侧的集成槽11中；

e.关闭开关5，观察金属圆筒表明的除尘情况，可以看到金属圆筒表明上残留的灰尘不多，大量灰尘已收集在l型集尘槽中，说明在海绵擦的阻挡下，转动的圆筒状阳极吸附的灰尘脱离阳极表明，并在惯性作用下落入集尘槽中。

f.清理海绵擦8和集尘槽11上的尘埃；

g.用毛刷清理干净金属针及金属圆筒筒壁上的灰尘，留待下次实验使用。