范氏起电机的胶带为何不转

何永健

(永昌县第一高级中学 甘肃 永昌 737200)

VG-180A型范氏起电机，是根据范得格拉夫的起电原理而设计的一种能发生很高电压和较强电场的新型起电机，如图1所示．由于它结构新颖、操作方便，起电速度快，实验效果好，起电电压高达180 kV，最高可达250 kV，能做静电吸引和排斥、火花放电、演示电场线方向、静电除尘等多个静电实验．实验时，电极球上所带电荷较多，与其他导体的静电感应作用效果明显直观，使用安全，在大学、中学的物理实验教学中用途极广，很受广大师生的欢迎．但它价格高昂，配套部件要求严格，很难用其他配件代替，现在很多教仪厂家提供的物理教仪目次中，已很少看到这种仪器了．以前，有些学校存留的旧仪器，就显得弥足珍贵．如何使它继续为物理教学更好地发挥作用，合理维修就成为一个值得探讨的问题．笔者就遇到起电机胶带不转动，导致无法起电的难题．

图1

仔细研究起电机的组成结构，电极球被高绝缘的有机玻璃筒所支承，上下有两个辊．下辊与电机直连，通过胶带带动上辊，上下辊都是由高级绝缘的合成树脂制成，橡胶带由特殊合成橡胶制成，如图2所示．起电时，上辊与胶带摩擦而产生的负电荷，被上辊旁的集电梳所收集，在电极球上蓄积起很高的电势．同时，胶带与上辊摩擦而产生的正电荷，由胶带送到下辊，被下辊旁的集电梳收集入地．而下辊产生的负电荷，由胶带送到上辊，被集电梳收集．

图2

起电机胶带的转动主要是靠与电机相连的下辊的转轴带动的，下辊的转轴又与电机的转轴紧紧地套在一块圆柱形的特制厚胶套中． 当电机快速转动时，圆柱形的厚胶套与下辊的转轴、电机的转轴之间都存在着较大的摩擦力，由于其相互之间较大摩擦力的作用，下辊的转轴也随着电机的转轴一起转动．

若起电机连续使用多年，一方面因放置环境温度、湿度不断变化，必然会引起其圆柱形厚胶套的老化变形；另一方面实验时，下辊的转轴、电机的转轴都与其厚胶套之间多次摩擦，使其厚胶套与它们的接触面逐渐变得松软光滑，它们之间的摩擦力就会极大地减小．因此，就会出现两种故障：一种较为严重的是电机转轴的转动无法直接带动下辊转轴的转动；另一种是下辊不套胶带时，电机转轴的转动虽能勉强带动下辊转动，但下辊被套上胶带，增大了胶带对下辊的压力后，下辊却无法正常转动.这两种故障都会导致胶带不能正常转动，起电机无法起电．

笔者经过多次观察、反复实验后，考虑到采取更换套在下辊的转轴与电机转轴之上的圆柱形厚胶套的方法，但符合实验要求的特制厚胶套在短时间内难以找到和制作．再仔细研究起电机的转动原理后，采用几束细铁丝紧密结实地捆扎厚胶套，并使铁丝结头与胶套面保持光滑平整不影响其转动，增大厚胶套与电机、下辊转轴之间的压力，自然也就增大了它们之间的摩擦力，下辊随电机的转动自然会转动．按照上述办法简单维修后，起电机又工作如常了，自己也颇感欣慰．