一种沙漏式静电起电装置

本发明涉及静电起电装置，特别涉及一种沙漏式静电起电装置。

背景技术：

目前静电起电的方法主要有：摩擦起电、感应起电和传导起电。静电起电装置(简称起电机)与现在广泛应用的感应发电机不同，虽同为产生电流的装置，发电机通常利用电磁感应产生大电流的交流或直流电作为动力电源使用，而静电起电机通常只能产生较小的电流或电荷，主要用于实验和演示。两者目的相同，但原理不同，某种意义上说，起电机是发电机的“鼻祖”。历史上起电机品种繁多，最具代表性的是：1661年德国马德堡市的市长盖里克发明的世界上第一个简单实用的摩擦起电机，和英国科学家维姆胡斯于1882年研究多种起电机后制成的圆盘式静电感应起电机，该机一直沿用至今。众多的起电机主要都是借助机械运动，或通过摩擦，或通过感应产生静电，整体结构相对复杂且易磨损，而且成本较高，观赏性不好。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种使用操作简便，发电效果明显、直观的沙漏式静电起电装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种沙漏式静电起电装置，包括第一沙漏式起电部、第二沙漏式起电部，第一沙漏式起电部与第二沙漏式起电部的外部固接，第一沙漏式起电部的缩颈位置设有第一感应部，第一沙漏式起电部的外部设有与第一沙漏式起电部内部电导通的第一外导电部，第二沙漏式起电部的缩颈位置设有第二感应部，第二沙漏式起电部的外部设有与第二沙漏式起电部内部电导通的第二外导电部，第一感应部与第二外导电部连接，第二感应部与第一外导电部连接，第一沙漏式起电部与第二沙漏式起电部之间设有上下对称的端部延伸至二者内部的导电联通件，沙漏式静电起电装置还包括静电起电显示部件。

所述的第一沙漏式起电部和第二沙漏式起电部的结构相同，包括沙漏式容器、导电沙、导电层，导电沙封装于沙漏式容器内，导电层设于沙漏式容器的两底面的内表面。

所述的第一外导电部的两端分别与第一沙漏式起电部的两底面的导电层连接。

所述的第二外导电部的两端分别与第二沙漏式起电部的两底面的导电层连接。

所述的沙漏式容器为绝缘材质。

所述的导电层为导电涂层、导电膜或导电板。

所述的导电沙为具有导电能力的固体颗粒。

所述的第一感应部、第二感应部均为感应线圈。

所述的静电起电显示部件为金属箔显示，包括金属箔，第一外导电部和/或第二外导电部上连接金属箔。

所述的静电起电显示部件为移动件显示，包括连接在第一外导电部和第二外导电部之间的绝缘线或绝缘绳棒，绝缘线或绝缘绳棒上穿套导电球或导电环，导电球或导电环能够在绝缘线或绝缘绳棒上移动并能够与第一外导电部、第二外导电部接触。

所述的静电起电显示部件为通道显示，包括绝缘环状或直线通道，绝缘环状或直线通道贯穿并固接在第一外导电部和第二外导电部之间，绝缘环状或直线通道的内部设有导体球，导体球能够在绝缘环状或直线通道内自由滚动，并能够与绝缘环状或直线通道内的第一外导电部、第二外导电部接触。

沙漏式静电起电装置还包括底座，底座分别设于第一沙漏式起电部和第二沙漏式起电部的两底面的外部。

沙漏式静电起电装置还包括透明壳体，透明壳体设置在第一沙漏式起电部和第二沙漏式起电部的外部。

一种沙漏式静电起电装置的工作过程，初始时，导电沙被置于装置的上半部，堆积在缩颈位置，导电联通件的两端分别与第一沙漏式起电部和第二沙漏式起电部内的导电沙接触，实现电联通，导电沙在重力作用下均匀下落；第一感应部和第二感应部带有极其微弱的电荷，该电荷为电荷涨落、宇宙射线、电磁感应所产生的电荷或上次工作后的残留电荷，第一感应部或第二感应部感应本沙漏式起电部欲下落的导电沙带有异种电荷，另一沙漏式起电部欲下落的导电沙带有同种电荷，导电沙落入底部导电层后会使另一感应部带电增加，进而使欲下落的导电沙感应更多的电荷，实现自激式正反馈，电荷积累足够时通过静电起电显示部件显示。

当静电起电显示部件为金属箔显示时，金属箔由于带电而彼此远离散开。

当静电起电显示部件为单摆件显示时，导电球或导电环由于静电吸引而向第一外导电部或第二外导电部运动并接触，接触后与其带有相同电荷，因带有同种电荷被排斥向另一外导电部，实现不停的运动。

当静电起电显示部件为环形通道显示时，可自由滚动的导体球由于静电吸引而向第一外导电部或第二外导电部运动并接触，接触后与其带有相同电荷，因带有同种电荷被排斥向另一外导电部，导体球在绝缘环状通道内不停的运动。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明沙漏式静电起电装置没有机械运动动力部件，起电原理本质上是正反馈感应自起电，动力来源于导电沙的重力势能。本装置构思巧妙，结构精巧美观，兼具科学性、观赏性。使用操作简便，发电效果明显、直观。用于教学演示、科普演示，经久耐用，利于收藏。与现有静电发电机相比制作成本低廉，经济效益显著。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为第一沙漏式起电部的结构示意图。

图3为实施例2的结构示意图。

图4为实施例3的结构示意图。

图5为实施例4的结构示意图。

图中：第一沙漏式起电部1、第二沙漏式起电部2、第一感应部3、第一外导电部4、第二感应部5、第二外导电部6、导电联通件7；金属箔8、绝缘线或绝缘绳棒9、导电球或导电环10、绝缘环状通道11、导体球12、透明壳体13、底座14。

沙漏式容器101、导电沙102、导电层103、缩颈落沙口104。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1-5，一种沙漏式静电起电装置，包括第一沙漏式起电部1、第二沙漏式起电部2，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2的外部固接，第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的结构相同，包括沙漏式容器101、导电沙102、导电层103，沙漏式容器101内封装导电沙102，沙漏式容器101的两底面的内表面设有导电层103。沙漏式容器101为绝缘材质，包括玻璃、塑料。导电沙102为具有导电能力的固体颗粒。固体颗粒为球状或类球状颗粒，包括金属具有导电外层的非金属颗粒，颗粒粒径小于0.25mm。

第一沙漏式起电部1的外部设有与第一沙漏式起电部1内部电导通的第一外导电部4，第二沙漏式起电部2的外部设有与第二沙漏式起电部2内部电导通的第二外导电部6，第一外导电部4和第二外导电部6采用线状或板带状导体制作。第一外导电部4的两端分别延伸至沙漏式容器101内部，与第一沙漏式起电部1的两底面的导电层103连接。第二外导电部6的两端分别延伸至沙漏式容器101内部，与第二沙漏式起电部2的两底面的导电层103连接。导电层103为导电涂层、导电膜或导电板。

第一沙漏式起电部1的缩颈位置设有第一感应部3，第二沙漏式起电部2的缩颈位置设有第二感应部5，第一感应部3、第二感应部5均为感应线圈。第一感应部3与第二外导电部6连接，第二感应部5与第一外导电部4连接。

第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2之间设有上下对称的端部延伸至二者内部的导电联通件7，导电联通件7的端部设置在沙漏式容器101的缩颈的边缘位置，并远离缩颈落沙口104。有导电沙堆积在缩颈位置时，导电联通件7与导电沙102接触，从缩颈落沙口流下的落沙与导电联通件7不接触。

沙漏式静电起电装置还包括静电起电显示部件。

静电起电显示部件包括金属箔8，第一外导电部4和/或第二外导电部6上连接金属箔8。金属箔8为一片或多片，第一外导电部4、第二外导电部6无静电时金属箔8自然垂落。第一外导电部4、第二外导电部6有静电时，金属箔8金属箔呈发散状，显示有静电产生。

静电起电显示部件包括连接在第一外导电部4和第二外导电部6之间的绝缘线或绝缘绳棒9，绝缘线或绝缘绳棒9上穿套导电球或导电环10。

第一外导电部4和第二外导电部6无静电时，导电球或导电环10自然下垂，第一外导电部4和第二外导电部6有静电时，导电球或导电环10会在第一外导电部4和第二外导电部6之间往复运动，显示有静电产生。

静电起电显示部件包括绝缘环状或直线通道11，绝缘环状或直线通道11贯穿并固接在第一外导电部4和第二外导电部6之间，绝缘环状或直线通道11的内部设有导体球12，导体球12能够在绝缘环状或直线通道11内自由滚动，并能够与绝缘环状或直线通道11内的第一外导电部4、第二外导电部6接触。因受到带同种电荷导体的排斥力和异种电荷导体的吸引力，导体球在绝缘环状通道11内不停的运动，显示有静电产生。

沙漏式静电起电装置还包括底座14，底座14分别设于第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的两底面的外部，起保护作用。

沙漏式静电起电装置还包括透明壳体13，透明壳体13设置在第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的外部，起到保护作用。

实施例1

如图1，一种沙漏式静电起电装置，包括第一沙漏式起电部1、第二沙漏式起电部2，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2的外部固接，

第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的结构相同，包括沙漏式容器101、导电沙102、导电层103，沙漏式容器101为玻璃，沙漏式容器101内封装导电沙102，导电沙102为铝合金颗粒，粒径小于0.25mm。沙漏式容器101的两底面的内表面设有导电层103。导电层103铝箔导电膜。

第一沙漏式起电部1的外部设有与第一沙漏式起电部1内部电导通的第一外导电部4，第二沙漏式起电部2的外部设有与第二沙漏式起电部2内部电导通的第二外导电部6。第一外导电部4和第二外导电部6采用铝线制作。第一外导电部4的两端分别与第一沙漏式起电部1的两底面的导电层103连接。第二外导电部6的两端分别与第二沙漏式起电部2的两底面的导电层103连接。

第一沙漏式起电部1的缩颈位置设有第一感应部3，第二沙漏式起电部2的缩颈位置设有第二感应部5，第一感应部3、第二感应部5均为感应线圈。第一感应部3与第二外导电部6连接，第二感应部5与第一外导电部4连接，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2之间设有上下对称的端部延伸至二者内部的铝线导电联通件7。

沙漏式静电起电装置还包括静电起电显示部件。静电起电显示部件包括铝箔8，铝箔8分别连接在第一外导电部4和第二外导电部6上。

沙漏式静电起电装置还包括底座14，底座14分别设于第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的两底面的外部，起保护作用。

实施例2

如图3，一种沙漏式静电起电装置，包括第一沙漏式起电部1、第二沙漏式起电部2，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2的外部固接。

第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的结构相同，包括沙漏式容器101、导电沙102、导电层103，沙漏式容器101为玻璃，沙漏式容器101内封装导电沙102，导电沙102为紫铜颗粒，粒径小于0.25mm。沙漏式容器101的两底面的内表面设有导电层103。导电层103为紫铜导电膜。

第一沙漏式起电部1的外部设有与第一沙漏式起电部1内部电导通的第一外导电部4，第二沙漏式起电部2的外部设有与第二沙漏式起电部2内部电导通的第二外导电部6。第一外导电部4和第二外导电部6采用铜线制作。第一外导电部4的两端分别与第一沙漏式起电部1的两底面的导电层103连接。第二外导电部6的两端分别与第二沙漏式起电部2的两底面的导电层103连接。

第一沙漏式起电部1的缩颈位置设有第一感应部3，第二沙漏式起电部2的缩颈位置设有第二感应部5，第一感应部3、第二感应部5均为感应线圈。第一感应部3与第二外导电部6连接，第二感应部5与第一外导电部4连接，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2之间设有上下对称的端部延伸至二者内部的铜线导电联通件7。

静电起电显示部件包括连接在第一外导电部4和第二外导电部6之间的绝缘线9，绝缘线绳9上穿套导电球10。

沙漏式静电起电装置还包括底座14，底座14分别设于第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的两底面的外部，起保护作用。两底座14之间设有透明壳体13，透明壳体13设置在第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的外部。

实施例3

如图4，一种沙漏式静电起电装置，包括第一沙漏式起电部1、第二沙漏式起电部2，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2的外部固接，

第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的结构相同，包括沙漏式容器101、导电沙102、导电层103，沙漏式容器101为塑料，沙漏式容器101内封装导电沙102，导电沙102为镀铝膜玻璃粒，粒径小于0.25mm。沙漏式容器101的两底面的内表面设有导电层103。导电层103为1mm铝板。

第一沙漏式起电部1的外部设有与第一沙漏式起电部1内部电导通的第一外导电部4，第二沙漏式起电部2的外部设有与第二沙漏式起电部2内部电导通的第二外导电部6。第一外导电部4和第二外导电部6采用铝板制作。第一外导电部4的两端分别与第一沙漏式起电部1的两底面的导电层103连接。第二外导电部6的两端分别与第二沙漏式起电部2的两底面的导电层103连接。

第一沙漏式起电部1的缩颈位置设有第一感应部3，第二沙漏式起电部2的缩颈位置设有第二感应部5，第一感应部3、第二感应部5均为感应线圈。第一感应部3与第二外导电部6连接，第二感应部5与第一外导电部4连接，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2之间设有上下对称的端部延伸至二者内部的铝线制作的导电联通件7。

静电起电显示部件包括绝缘环状通道11，绝缘环状通道11贯穿并固接在第一外导电部4和第二外导电部6之间，绝缘环状通道11的内部设有铝球，铝球能够在绝缘环状通道11内自由滚动，并能够与绝缘环状通道11内的第一外导电部4、第二外导电部6接触。

沙漏式静电起电装置还包括底座14，底座14分别设于第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的两底面的外部，起保护作用。两底座14之间设有透明壳体13，透明壳体13设置在第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的外部。

实施例4

如图5，一种沙漏式静电起电装置，包括第一沙漏式起电部1、第二沙漏式起电部2，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2的外部固接。

第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的结构相同，包括沙漏式容器101、导电沙102、导电层103，沙漏式容器101为塑料，沙漏式容器101内封装导电沙102，导电沙102为镀铜玻璃粒，粒径小于0.25mm。沙漏式容器101的两底面的内表面设有导电层103。导电层103为1mm厚的铝板。

第一沙漏式起电部1的外部设有与第一沙漏式起电部1内部电导通的第一外导电部4，第二沙漏式起电部2的外部设有与第二沙漏式起电部2内部电导通的第二外导电部6。第一外导电部4和第二外导电部6采用导电薄膜制作。第一外导电部4沿第二沙漏式起电部2的外轮廓设置，第一外导电部4的两端分别与第一沙漏式起电部1的两底面的导电层103连接。第二外导电部6沿第一沙漏式起电部1的外轮廓设置，第二外导电部6的两端分别与第二沙漏式起电部2的两底面的导电层103连接。

第一沙漏式起电部1的缩颈位置设有第一感应部3，第二沙漏式起电部2的缩颈位置设有第二感应部5，第一感应部3、第二感应部5均为感应线圈。第一感应部3与第二外导电部6连接，第二感应部5与第一外导电部4连接，第一沙漏式起电部1与第二沙漏式起电部2之间设有上下对称的端部延伸至二者内部的铝线制作的导电联通件7。

静电起电显示部件包括铝箔8，铝箔8分别连接在第一感应部3和第二感应部5上。

沙漏式静电起电装置还包括底座14，底座14分别设于第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的两底面的外部，起保护作用。两底座14之间设有透明壳体13，透明壳体13设置在第一沙漏式起电部1和第二沙漏式起电部2的外部。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行改进与修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。