静电计的工作原理VIP专享VIP免费

静电计的工作原理教材上说得比较简单,学生在理解"根据指针所指刻度，可以电容器两极板间的电势差"不易弄情,笔者试着分析如下:将静电计的金属球和金属外壳分别与被测量的导体用导线连接，例如分别与平行板电容器的正负极板相连．当电荷停止移动后，静电计的金属杆与外壳之间的电势差，跟平行板电容器两极板间的电势差相等．由于静电计也是一个电容器，其指针所带电荷量跟指针和外壳间的电势差成正比，电势差越大，指针带电荷量越多，张开的角度也越大，所以根据指针所指刻度，可以定量地知道指针与外壳问的电势差，也就知道了平行板电容器两极板间的电势差．由于静电计的电容量很小，所获得的电荷量与平行板电容器原来所带电荷量相比较可以忽略不静电计的工作原理教材上说得比较简单,学生在理解"根据指针所指刻度，可以电容器两极板间的电势差"不易弄情,笔者试着分析如下:将静电计的金属球和金属外壳分别与被测量的导体用导线连接，例如分别与平行板电容器的正负极板相连．当电荷停止移动后，静电计的金属杆与外壳之间的电势差，跟平行板电容器两极板间的电势差相等．由于静电计也是一个电容器，其指针所带电荷量跟指针和外壳间的电势差成正比，电势差越大，指针带电荷量越多，张开的角度也越大，所以根据指针所指刻度，可以定量地知道指针与外壳问的电势差，也就知道了平行板电容器两极板间的电势差．由于静电计的电容量很小，所获得的电荷量与平行板电容器原来所带电荷量相比较可以忽略不计，故可认为测量前后平行板电容器所带电荷量基本不变，两板电势差也基本不变．静电计与验电器作者：余建刚验电器和静电计是研究静电场特性的两种重要实验仪器，但对这两种仪器在结构和作用方面的异同，多数学生并不清楚，甚至存在一些误解。例如认为“只要把验电器的金属箔换成金属指针就变成静电计”，对“静电计为什么能测量电势差”、“静电计不能用来测量直流电路的电势差”等问题，有些老师的认识也是模棱两可，说不清楚。为此，本文对这两种仪器的结构和用途等方面的差异作些必要的辨析。一、构造上的差异最常用的金箔验电器，它是检验物体是否带电的最简单的仪器，构造如图1a所示。在玻璃瓶口处有一橡胶塞，塞中插一根金属杆，杆的上端有一金属球，下端悬挂一对金箔（或铝箔）。当带电体与金属小球接触时，箔片因带同性电荷相排斥而张开。为了避免气流的影响，金属棒和箔片封闭在一个玻璃瓶中，棒与瓶间有绝缘材料相隔。高中物理课本上介绍的验电器如图1b，是历史上第一个验电器，是英国的W·吉伯在实验过程中制作的，也是金箔验电器，结构基本上相同。而静电计是用静电方法测量电势差的仪器。实验室常用的静电计是布劳恩静电计，如图1c所示。它的结构是在一绝缘底座上装一鼓形铁壳，铁壳的前面装有透明玻璃，后面装有标有刻度的毛玻璃，在金属壳中绝缘地安装一根金属杆，杆的上端为金属小球，金属杆下部的水平轴上装有金属指针，可绕水平轴灵活转动。圆筒的底部有接线柱，可用来接地或与其他导体相连。这样，静电计的金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器。二、工作原理及用途上的差异1．验电器原理及其用途验电器的原理：当验电器指示系统带电后，由于同种电荷的排斥力使指示器发生偏转，它是从力的角度来反映导体带电的情况。当指示系统具有一定的偏转角时，其重力矩与静电力矩平衡。验电器的主要用途：检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。（2）静电计原理及其用途静电计的原理是：从上面的构造分析，我们知道静电计本身其实就是一个电容器。金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳也相当于一个电极，它们之间是绝缘的。其电容的大小由金属壳的几何尺寸的大小和金属杆及指针的长短、位置所决定。因为指针的偏转角变化对静电计的电容的影响很小，故在指针转动过程中可近似认为静电计的电容值不变。现以测电容器电压（如图2）为例说明其原理。将一个已充电电量为Q的平板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳的内表面将出现负的感应电荷，从而在金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷受到电场力的作用，或者...