滑动摩擦起电检测装置研制及机理研究

论文摘要

摩擦起电是指两个物体摩擦后,电荷由一个物体转移到另一个物体,从而使两物体带上等量互异电荷的现象。摩擦起电常常是由于电子的转移。因为不同物质原子对其核外电子的束缚能力不同,当两物体接触时,对核外电子束缚力较弱的物体就会失去电子而带正电,而束缚力强的物体则得到电子带负电。人们很早就已观察到这个现象,并且进行了大量的研究,但是到目前为止,人们对摩擦起电现象仍未完全了解,关于摩擦起电机理仍存在诸多有待解决的问题。研制摩擦起电探测系统,实现摩擦起电的高分辨率、高灵敏度探测,是解决这些问题的关键。为此,本文拟研制摩擦起电测量装置,并利用该装置对摩擦起电进行了初步的实验研究。研制的摩擦起电探测系统由机械系统、控制系统以及测量系统三个部分组成。机械系统主要用于提供旋转式摩擦,采用两个大小相同的圆片作为摩擦副,下圆片绕自身的轴线旋转,上圆片固定并以一定的载荷与下摩擦圆片接触。控制系统主要由摩擦副接触点位置调节装置、载荷控制装置和旋转控制装置几个部分组成。测量系统是由载荷测量和电量测量两部分组成。载荷使用力传感器测量,而起电量则是通过吉时利6517B静电计测量。电量测量方法包括法拉第杯测量法以及探针测量法两种。利用摩擦起电测量装置,对不同材料摩擦起电表面电势进行测量,证实了高分辨率、高灵敏度摩擦起电测量的可行性。实验发现,摩擦起电过程中载荷、摩擦速度等因素均会对材料表面的摩擦电势造成影响。本文工作为摩擦起电的深入研究奠定了一定的理论基础,并提供了实验手段。

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Abstract

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 摩擦起电的应用现状

1.2.1 车辆领域的应用

1.2.2 静电分选技术

1.2.3 静电除尘技术

1.2.4 静电复印技术

1.2.5 静电自组装技术

1.2.6 静电起电机

1.3 摩擦起电的研究现状

1.3.1 摩擦起电的探测方法

1.3.2 摩擦中接触载荷测量方法

1.3.3 摩擦起电影响因素

1.3.4 摩擦起电过程中的自生电势

1.3.5 摩擦起电过程中磨损量的研究

1.4 本文的研究内容

1.5 本章小结

2 滑动摩擦起电装置方案设计

2.1 探针检测装置方案设计

2.1.1 基本结构

2.1.2 工作原理

2.2 法拉第杯检测装置方案设计

2.2.1 基本结构

2.2.2 工作原理

2.3 本章小结

3 滑动摩擦起电检测系统

3.1 静电屏蔽箱

3.2 静电计

3.3 探针检测系统

3.3.1 机械系统

3.3.2 控制系统

3.3.3 测量系统

3.4 法拉第杯检测系统

3.4.1 方案一

3.4.2 方案二

3.5 本章小结

4 滑动摩擦起电实验研究

4.1 探针实验

4.1.1 方法验证

4.1.2 实验结果

4.1.3 电荷分布

4.2 法拉第杯实验

4.2.1 电性结果

4.2.2 电量结果

4.3 本章小结

5 总结及展望

参考文献

个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李薇

导师: 徐学锋

关键词: 摩擦起电,静电计,电势测量,法拉第杯

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,仪器仪表工业

单位: 北京林业大学

分类号: O441.1;TH87

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000432

总页数: 64

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