靜(jìng)電(diàn)計與(yǔ)驗電器(qì)的(dí)差(chà)異(yì)及工(gōng)作(zuò)原理

將靜(jìng)電(diàn)大(dà)
，所以根(gēn)據(jù)指(zhǐ)針(zhēn)所(suǒ)指刻度
，可以定量地(dì)知(zhī)道指(zhǐ)針與(yǔ)外(wài)殼問(wèn)的(dí)電勢(shì)差
，也就(jiù)知道了平行(háng)板(bǎn)電(diàn)容(róng)器兩(liǎng)極板間(jiān)的電計(jì)的金屬(shǔ)球(qiú)和(hé)金屬外殼分(fēn)別與被測量(liáng)的(dí)導體(tǐ)用(yòng)導綫連接(jiē)
，例(lì)如(rú)分別(bié)與平(píng)行板電容器的正(zhèng)負極板相(xiāng)連．當(dāng)電荷停(tíng)止(zhǐ)移(yí)動後
，靜電(diàn)計的金屬(shǔ)杆(gān)與外殼之間(jiān)的電勢差
，跟(gēn)平(píng)行(háng)板電(diàn)容器兩極板間的電(diàn)勢(shì)差(chà)相等(děng)．由於靜電計也是一(yī)個(gè)電容器
，其(qí)指針(zhēn)所(suǒ)帶電荷(hé)量跟指針(zhēn)和外(wài)殼間(jiān)的(dí)電(diàn)勢差(chà)成(chéng)正比
，電勢(shì)差越(yuè)大
，指針帶電(diàn)荷量越(yuè)多(duō)
，張(zhāng)開的(dí)角(jiǎo)度也越(yuè)勢差．由(yóu)於(yú)靜(jìng)電(diàn)計的(dí)電容量很(hěn)小(xiǎo)
，所(suǒ)獲得(dé)的電(diàn)荷量(liáng)與平行板電容(róng)器原(yuán)來所帶電荷(hé)量相比較(jiào)可以忽略不計
，故可(kě)認(rèn)為測量前後(hòu)平行(háng)板電容(róng)器所(suǒ)帶電荷量(liáng)基(jī)本(běn)不變
，兩(liǎng)板(bǎn)電勢(shì)差也基(jī)本不變(biàn)．

靜電(diàn)計(jì)與驗電器

靜(jìng)電計和(hé)驗電器(qì)是(shì)研究(jiū)靜電(diàn)場特(tè)性

bodypstrongspanspanspan 

您可直(zhí)接從(cóng)word，excel中將(jiāng)現成的資料的兩種重要實驗(yàn)儀(yí)器(qì)
，但對這兩種儀器在結(jié)構和作(zuò)用方(fāng)麵的異同
，多數人(rén)並不(bù)清(qīng)楚(chǔ)
，甚(shèn)至存(cún)在一些(xiē)誤解(jiě)。例(lì)如(rú)認為“隻要(yào)把驗(yàn)電(diàn)器的(dí)金屬(shǔ)箔換(huàn)成(chéng)金屬指(zhǐ)針就變(biàn)成(chéng)靜(jìng)電(diàn)計”
，對(duì)“靜(jìng)電計(jì)為什麼(mó)能(néng)測量(liáng)電勢差”，“靜(jìng)電計不能用來(lái)測量(liáng)直流(liú)電路的電勢差”等問題(tí)
，也有模棱(léng)兩可(kě)
，說(shuō)不(bù)清(qīng)楚。為此
，本文對(duì)這(zhè)兩種儀(yí)器(qì)的結(jié)構和用途等方(fāng)麵的差(chà)異作(zuò)些必(bì)要的(dí)辨(biàn)析(xī)。

一(yī)  構造上的(dí)差異

zui常用的金(jīn)箔驗(yàn)電器
，

它是檢驗物(wù)體(tǐ)是否帶電的zui簡(jiǎn)單(dān)的儀(yí)器
，構(gòu)造如圖1a所(suǒ)示(shì)。在玻璃瓶(píng)口處(chǔ)有一橡膠(jiāo)塞(sāi)
，塞中插一(yī)根(gēn)金屬(shǔ)杆
，杆的(dí)上(shàng)端(duān)有一金(jīn)屬(shǔ)球
，下端(duān)懸掛(guà)一(yī)對(duì)金箔（或(huò)鋁(lǚ)箔）。當帶電(diàn)體與金屬(shǔ)小(xiǎo)球接(jiē)觸時
，箔(bó)片因(yīn)帶同(tóng)性(xìng)電荷相(xiāng)排(pái)斥而(ér)張開(kāi)。為(wéi)了避(bì)免氣(qì)流(liú)的影(yǐng)響(xiǎng)
，金屬棒(bàng)和(hé)箔(bó)片封閉在(zài)一個玻璃瓶中(zhōng)
，棒(bàng)與(yǔ)瓶間有(yǒu)絕緣材料相隔。高中物理課本(běn)上介紹的(dí)驗電器如圖1b
，是(shì)歷**個驗電器
，是(shì)英國的W·吉(jí)伯在(zài)實驗(yàn)過程中(zhōng)製作的
，也是金(jīn)箔(bó)驗電器
，結構基本上相同(tóng)而(ér)靜電(diàn)計是(shì)用(yòng)靜(jìng)電方法測(cè)量(liáng)電勢(shì)差的儀器。

實驗室常(cháng)用(yòng)的靜(jìng)電(diàn)計(jì)是布勞恩靜電計
，它的結構是(shì)在*緣(yuán)底座上(shàng)裝(zhuāng)一鼓(gǔ)形(xíng)鐵殼(ké)
，鐵殼的前(qián)麵裝(zhuāng)有透明玻璃
，後麵裝(zhuāng)有標有刻(kè)度(dù)的(dí)毛玻(bō)璃
，在金屬殼(ké)中(zhōng)絕(jué)緣地安裝(zhuāng)一(yī)根金屬杆(gān)
，杆的上(shàng)端(duān)為(wéi)金屬(shǔ)小球(qiú)
，金(jīn)屬杆(gān)下部的(dí)水(shuǐ)平軸(zhóu)上裝有金屬(shǔ)指(zhǐ)針(zhēn)
，可繞水平軸靈(líng)活轉動。圓筒(tǒng)的底部(bù)有接(jiē)綫柱(zhù)
，可(kě)用來接地或與其(qí)他導(dǎo)體相連。這(zhè)樣
，靜(jìng)電計的(dí)金(jīn)屬外(wài)殼與內部的金屬(shǔ)杆及(jí)金屬指針構成了(liǎo)一(yī)個特殊(shū)的電(diàn)容(róng)器。

二  工(gōng)作(zuò)原(yuán)理及(jí)用(yòng)途(tú)上(shàng)的差(chà)異

1.驗(yàn)電器原理(lǐ)及(jí)其用(yòng)途(tú)

驗電(diàn)器(qì)的原(yuán)理
：當驗(yàn)電器(qì)指示(shì)係(xì)統(tǒng)帶電(diàn)後(hòu)
，由於(yú)同(tóng)種(zhǒng)電(diàn)荷的(dí)排斥力(lì)使(shǐ)指示器發生偏轉
，它(tā)是從(cóng)力(lì)的(dí)角度(dù)來(lái)反(fǎn)映(yìng)導體(tǐ)帶電(diàn)的情(qíng)況。當指(zhǐ)示係統(tǒng)具有(yǒu)一(yī)定的(dí)偏轉(zhuǎn)角時
，其重力(lì)矩與靜電(diàn)力(lì)矩平(píng)衡(héng)。

驗電(diàn)器(qì)的主要用途
：檢驗物體是否帶電(diàn)
，比(bǐ)較(jiào)帶電(diàn)的(dí)種(zhǒng)類(lèi)以(yǐ)及(jí)所(suǒ)帶電(diàn)荷量的多(duō)少等(děng)。

2.靜電計(jì)原(yuán)理及(jí)其用(yòng)途(tú)

靜電計(jì)的原理(lǐ)是
：從(cóng)上(shàng)麵的構(gòu)造分(fēn)析
，我們(mén)知道(dào)靜電計(jì)本(běn)身(shēn)其實(shí)就是一(yī)個(gè)電容(róng)器(qì)。金屬(shǔ)球，金屬杆，指(zhǐ)針(zhēn)相(xiāng)當於(yú)電(diàn)容(róng)器的(dí)一(yī)個(gè)電極
，金屬外(wài)殼也相當於一(yī)個(gè)電極(jí)
，它(tā)們之間是(shì)絕(jué)緣的。其(qí)電(diàn)容(róng)的(dí)大(dà)小由金(jīn)屬殼的(dí)幾何(hé)尺寸的大(dà)小和金屬(shǔ)杆及指針的(dí)長(cháng)短，位置所決定。因為(wéi)指針的(dí)偏轉(zhuǎn)角變(biàn)化對靜電計的電(diàn)容(róng)的(dí)影響(xiǎng)很(hěn)小(xiǎo)
，故在(zài)指(zhǐ)針轉(zhuǎn)動過程中可(kě)近似(sì)認(rèn)為靜(jìng)電(diàn)計的電(diàn)容(róng)值不(bù)變(biàn)。現以(yǐ)測電容器(qì)電(diàn)壓（如圖(tú)2）為例(lì)說明(míng)其原理。將(jiāng)一個已(yǐ)充(chōng)電(diàn)電量為(wéi)Q的平板電(diàn)容器與靜(jìng)電(diàn)計相連
，此(cǐ)時指針(zhēn)和(hé)金屬杆(gān)帶正(zhèng)電
，外殼(ké)的內表麵將(jiāng)出現負的(dí)感(gǎn)應(yīng)電荷(hé)
，從而(ér)在金屬(shǔ)杆與外(wài)殼間形成(chéng)電場(cháng)
，指(zhǐ)針表(biǎo)麵的(dí)電荷受到(dào)電場(cháng)力(lì)的作(zuò)用
，或者說(shuō)受(shòu)到(dào)來自杆(gān)上(shàng)同種(zhǒng)電(diàn)荷的(dí)排斥力及金(jīn)屬盒(hé)內壁的異種電(diàn)荷的(dí)吸引力
，使得(dé)指(zhǐ)針偏轉(zhuǎn)
，帶電量(liáng)越多
，場強越強(qiáng)
，則指針的(dí)偏(piān)角(jiǎo)也越大(dà)。根據
，可(kě)知當靜電計(jì)電容保持不(bù)變(biàn)時(shí)
，靜(jìng)電(diàn)計(jì)兩極(jí)間(jiān)的電勢(shì)差U與(yǔ)其(qí)帶電量(liáng)Q成正比(bǐ)
，U越大
，Q越大
，指(zhǐ)針(zhēn)所(suǒ)受電場(cháng)力(lì)越大(dà)
，指針(zhēn)張角(jiǎo)因此就越大。由(yóu)此可見(jiàn)
，指(zhǐ)針(zhēn)張(zhāng)角大小(xiǎo)能(néng)定(dìng)性地(dì)反(fǎn)映靜(jìng)電(diàn)計兩極間的電(diàn)勢(shì)差(chà)的大(dà)小(xiǎo)。

由於(yú)靜電計(jì)的(dí)特(tè)殊結構
，使得它(tā)又(yòu)具備驗(yàn)電器不(bù)能(néng)替代的某些作(zuò)用。它(tā)不但(dàn)可(kě)以(yǐ)定(dìng)性測(cè)量(liáng)兩導體的(dí)電(diàn)勢(shì)差（這點(diǎn)上麵已有
，故不重述）
，還(huán)可(kě)以定性(xìng)測量某導體(tǐ)的電(diàn)勢
，甚(shèn)至(zhì)還(huán)可以(yǐ)測量直流(liú)電路(lù)中的(dí)電勢(shì)差。

既然靜電(diàn)計本(běn)身也是一個電容器
，那麼把靜(jìng)電(diàn)計(jì)並聯在直流電路中電勢(shì)差不(bù)為(wéi)零的(dí)兩點時(shí)
，靜電(diàn)計(jì)就會(huì)被充電(diàn)
，其(qí)指針(zhēn)就應(yīng)該(gāi)偏轉。但(dàn)實際上在一(yī)般(bān)直(zhí)流電路中(zhōng)
，由於(yú)電(diàn)壓較小(xiǎo)
，使靜電計所(suǒ)帶電(diàn)荷(hé)量很(hěn)小
，指針(zhēn)的偏(piān)轉(zhuǎn)角度幾乎覺察不(bù)出(chū)來。靜(jìng)電計上(shàng)的(dí)刻(kè)度一般(bān)是(shì)以靜伏(fú)（靜(jìng)電係單位(wèi)）為單(dān)位的
，而1靜伏=300V。故一般的(dí)直流(liú)電(diàn)壓(yā)不能(néng)使靜電(diàn)計指針(zhēn)有(yǒu)明(míng)顯(xiǎn)偏(piān)轉。如(rú)果(guǒ)把靜電(diàn)計接在(zài)具有幾(jī)百(bǎi)，幾千甚至幾萬伏電壓的直流電路中(zhōng)
，靜(jìng)電計(jì)指針就會有明顯(xiǎn)偏轉
，也就可以(yǐ)用(yòng)靜電(diàn)計(jì)來測量某(mǒu)兩點(diǎn)間(jiān)的電壓(yā)。例(lì)如(rú)把靜(jìng)電(diàn)計(jì)接在感應(yīng)圈(quān)的(dí)副綫圈(quān)上
，指(zhǐ)針偏轉角度會(huì)忽(hū)大(dà)忽小(xiǎo)
，說明感應圈(quān)輸(shū)出(chū)的是不穩(wěn)定的脈動電(diàn)壓。由(yóu)上(shàng)可知
，驗電器與(yǔ)靜(jìng)電計從原理和用(yòng)途上看(kàn)都(dū)不(bù)能說(shuō)是(shì)一回事
，它們(mén)隻是(shì)在(zài)結(jié)構上相(xiāng)似而已。