苏亚凤，王琪琨，张俊武，张 沛

(西安交通大学 物理学院，陕西 西安 710049)

处于介质中的大量金属小球在电场作用下的运动行为与自然界的很多开放系统的自组织过程类似，因此近年来Alfred Hübler等研究者对此实验做了广泛的探索[1-6]. 本课题组研究了树枝状分形的分维数与电压的关系[2]及初始状态和加电压过程对自组织过程的影响[4-5]. 但实验研究中所用介质皆为黏度较大的蓖麻油，并未对不同介质中的大量导电小球运动行为做系统研究. 本文将文献[1-6]中的金属小球改为质量较轻的镀金属膜塑料球，研究了大量小球在3种不同介质加电场过程中的运动情况，发现其呈现不同的运动行为. 本实验涉及静电学中的电荷产生电场、电场对带电体的作用、静电场中的导体和电介质4部分内容,展示了有限长圆柱形电极产生辐射状电场、电场对导体有力的作用、电场中的介质极化及击穿、电场吸引介质行为、导体小球在介质中的运动行为、导体尖端放电现象、电风现象和电场具有能量等实验规律，生动形象地用实验表现出流体介质、轻质导体及电场共存时之间的相互作用及运动变化行为. 此实验可用于大学物理课堂演示或综合实验教学. 此研究对稳态网络构建[6]、碳纳米管等导电物质在电场中自组织行为[7]、导电杂质对电解质的介电性能影响[8]等问题的研究都有借鉴意义.

1 实验装置

实验装置如图1所示. 将大量镀金属膜的导电轻质小球放……