目的
演示操作范氏起電器(Van de Graaf Generator，為范德格拉夫起電機的簡稱)與靜電的觀念。
實驗
實驗裝置：本實驗裝置區分上下兩部分，中間以絕緣塑膠管區隔開。上方有一個空心的金屬球殼，下方為一底座內有馬達，馬達帶動橡膠皮帶在金屬球及底座間轉動。
演示實驗1：啟動開關後，拿一塑膠條靠近但不接觸金屬球殼，觀察塑膠條產生何現象。
演示實驗2：在金屬球殼上放置一頂假髮，觀察假髮在橡膠皮帶轉動前、後有何現象產生。
思考原理
1.為何塑膠條與金屬球殼間會重覆產生吸引及彈開的運動？
2.假髮為何會豎起？鋁棒接觸金屬球殼後，為何頭髮又恢復原狀？
1.范氏起電器是運用滑輪轉動時與橡膠皮帶摩擦後產生正負電荷分離的裝置，其構造與電荷產生的方式如圖一所示。塑膠條原本是不帶電的，但是因金屬球殼上累積大量的電荷，帶電的金屬球殼週遭的電場會感應塑膠條並加強其分子的極化(polarization)狀態，因此塑膠條就被金屬球殼吸引。但塑膠條接觸到金屬球殼後就與金屬球殼具有同極性的電荷，相同的電荷有互相排斥的作用力，所以塑膠條會被彈開。再者，空氣中含有水分子，塑膠條上的電荷與空氣接觸就被釋放到空氣中，塑膠條又恢復電中性，接著就重複前述動作。
2.此現象乃是假髮上也累積相同極性的電荷之故。因鋁棒與插座上的地線相連接，當鋁棒接觸金屬球殼時電荷導就被導至地線，此時金屬球殼就不帶任何電荷，頭髮就不會豎起來了。
討論
1.金屬球殼上累積電荷所造成的電位有多大？
2.靜電在生活上有哪些實例與應用？
1.金屬球殼與週邊的空氣間的電位差約有數千至數萬伏特，視空氣的濕度與機器裡電梳或橡膠皮帶的磨損程度而定。 2.冬天碰觸金屬門把或汽車門把會被電到就是一例。靜電也有運用在除塵器，或在運載易燃物品的車輛尾端繫上接地鐵鏈，把電荷傳到地面，以免電火花引致火災等方面的運用。
參考資料
“Physics for Scientists and engineers with Modern Physics “, International Edition., Addison Wesley, 2003, U.S.A., p.941-942..Randall D. Knigh
”Van de Graaff Generators: Theory, Maintenance, an Belt Fabrication, “The Physics Teacher, Volume 28, Issue 5, Pages 281-285 (1990).Richard E. Berg
VAN DE GRAAFF GENERATOR WITH GROUND SPHERE University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility
製作
市售商品
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳
