在高(gāo)中(zhōng)物理電場中,有兩(liǎng)個形狀(zhuàng)很相(xiāng)似的實驗(yàn)儀器(qì)驗(yàn)電器和靜電計,驗電(diàn)器(qì)的(dí)作用是檢(jiǎn)驗帶(dài)電體是否帶電(diàn),而靜電計(jì)的作(zuò)用是(shì)測量電(diàn)勢差(chà),這讓(ràng)許(xǔ)多(duō)學生(shēng)產(chǎn)生了疑惑,這兩個看(kàn)似相(xiāng)同(tóng)的實驗儀器(qì)怎麼(mó)會在工(gōng)作時有如此大的(dí)區(qū)別(bié),它們的工作原理(lǐ)又是(shì)什麼?帶著這樣的疑(yí)問(wèn)我們一(yī)起來(lái)認(rèn)識它們(mén)。

一
，驗(yàn)電器

它的(dí)工作原理我(wǒ)們比較(jiào)好理(lǐ)解(jiě)。當帶電體用導綫與(yǔ)驗(yàn)電(diàn)器聯(lián)結時,金(jīn)屬(shǔ)杆(gān)便(biàn)成(chéng)為(wéi)帶電(diàn)導(dǎo)體(tǐ)
，金屬杆(gān)
，金屬(shǔ)箔本身所(suǒ)組成的整體(tǐ)的一部(bù)分。達到靜電(diàn)平(píng)衡(héng)時,金屬(shǔ)杆(gān)和(hé)金(jīn)箔將從帶電(diàn)體(tǐ)上分得同種電荷。根據同種(zhǒng)電荷相斥原(yuán)理,金屬箔將(jiāng)張(zhāng)開一(yī)定的(dí)夾(jiā)角,而(ér)且金屬箔(bó)上的(dí)帶電越多(duō),張開(kāi)的角度就(jiù)越大。

二
，靜電(diàn)計(jì)

當靜電計(jì)的(dí)金屬杆(gān)同帶電(diàn)體相連(lián)時(shí),金屬(shǔ)杆(gān)和金箔(bó)與(yǔ)導(dǎo)體成等勢體(tǐ),即具有(yǒu)相同的電勢(shì)。同(tóng)時使金箔上(shàng)帶上了同種(zhǒng)電荷,金(jīn)箔(bó)的(dí)張角本(běn)是由(yóu)它(tā)上麵的帶電(diàn)量多少來(lái)決定(dìng),金(jīn)箔上的帶電(diàn)量多(duō),則(zé)張角就大。但(dàn)對(duì)與(yǔ)靜電(diàn)計來(lái)說,金屬瓶常(cháng)接地,電勢(shì)為零(líng),當金屬(shǔ)杆(gān)和(hé)金箔帶電後,由(yóu)於(yú)靜(jìng)電(diàn)感應使金屬瓶的(dí)內(nèi)表(biǎo)麵帶上與金屬(shǔ)杆(gān)及金箔(bó)幾乎(hū)等量的異號(hào)電荷。因此金屬杆和(hé)金屬瓶(píng)左(zuǒ)右(yòu)內壁(bì)組(zǔ)成(chéng)了兩(liǎng)個特殊(shū)的(dí)電容(róng)器,它們具(jù)有(yǒu)一定的電(diàn)容,並處(chǔ)於並聯的關(guān)係。當(dāng)靜電計(jì)帶(dài)電後(hòu),相當(dāng)於電容(róng)器充(chōng)了(liǎo)電,靜(jìng)電計內(nèi)就會形成電(diàn)場(cháng),如果(guǒ)我(wǒ)們(mén)把(bǎ)這電場(cháng)看(kàn)成是(shì)匀(yún)強(qiáng)電(diàn)場,場強由此,我(wǒ)們可(kě)以知(zhī)道(dào)在認為(wéi)靜(jìng)電計中(zhōng)的電(diàn)場為匀強電場(cháng)的前(qián)提下,靜電計金(jīn)箔(bó)的(dí)張(zhāng)角與電勢差的(dí)關係並不成正(zhèng)比,因(yīn)此我們(mén)隻能說,電(diàn)勢(shì)差(chà)越大(dà)張(zhāng)角(jiǎo)也越大。

三
，驗(yàn)電器與靜(jìng)電(diàn)計的區別及(jí)

1.從結(jié)構(gòu)上(shàng)看(kàn):

驗電器(qì)主要(yào)由(yóu)金屬(shǔ)球
，金(jīn)屬杆和金箔三(sān)部分組(zǔ)成(chéng),它們(mén)成(chéng)為了一個(gè)孤(gū)立(lì)導體,與外(wài)界沒有接(jiē)觸(chù)。而靜(jìng)電計的主(zhǔ)要部(bù)分是有金(jīn)屬(shǔ)球
，金(jīn)屬杆
，金箔(bó)和(hé)金(jīn)屬外殼構(gòu)成,金(jīn)屬(shǔ)球
，金屬杆和金箔(bó)連接(jiē)成了一(yī)體,金屬外殼(ké)與地球(qiú)又(yòu)連(lián)接(jiē)成了(liǎo)一體,而這兩體(tǐ)就(jiù)組成了一(yī)個電容器,在金屬(shǔ)殼內會產(chǎn)生分(fēn)布不均(jūn)匀的(dí)電(diàn)場。

2.從(cóng)原理上看:

驗電器(qì)的(dí)工作(zuò)原理(lǐ)是由於金(jīn)屬杆(gān)和金箔(bó)中(zhōng)帶有(yǒu)同(tóng)種電荷(hé),由於(yú)同種(zhǒng)電荷相(xiāng)互排斥,因(yīn)此是電(diàn)荷(hé)之(zhī)間的(dí)庫(kù)侖力(lì)使(shǐ)金箔張開(kāi)。而(ér)驗電器(qì)工作時(shí),由於(yú)在金屬(shǔ)杆和金屬外殼上(shàng)形成了異(yì)種(zhǒng)電荷,金(jīn)屬外殼內就形成(chéng)了(liǎo)電場,

而金(jīn)箔中(zhōng)的(dí)電(diàn)荷正是由於受到(dào)了電場(cháng)力的作用,才使金箔(bó)張角發(fā)生了變化(huà)。

3.從功能上(shàng)看(kàn):

驗電(diàn)器主要(yào)功能(néng)是檢(jiǎn)驗(yàn)導體是否(fǒu)帶電,一般(bān)情況(kuàng)下(xià),驗電器不能(néng)測(cè)量帶(dài)電導體的(dí)電量多少(shǎo),不能測量電(diàn)勢差(chà);而(ér)靜(jìng)電(diàn)計的功(gōng)能(néng)主要是測(cè)量(liáng)電勢差(chà),當然(rán)也(yě)可以用(yòng)作(zuò)驗電(diàn)器(qì),來檢驗(yàn)接觸(chù)導(dǎo)體(tǐ)是(shì)否帶電(diàn)。

驗電(diàn)器和(hé)靜電(diàn)計是(shì)研究靜電場(cháng)特(tè)性的兩種重(zhòng)要實驗(yàn)儀(yí)器，但(dàn)對於這兩(liǎng)種儀器(qì)在(zài)結(jié)構和(hé)作(zuò)用方麵的(dí)異同(tóng)，多(duō)數學生並(bìng)不十分清楚(chǔ)，甚(shèn)至存(cún)在(zài)一些(xiē)誤(wù)解。例(lì)如(rú)認為“隻要把驗電(diàn)器(qì)的(dí)金屬(shǔ)箔換成金(jīn)屬(shǔ)指針(zhēn)就(jiù)變成了(liǎo)靜(jìng)電(diàn)計(jì)”，驗電器(qì)可(kě)以(yǐ)用(yòng)來檢驗和比較(jiào)不同帶(dài)電(diàn)體所帶電(diàn)量的多(duō)少”，“靜電計(jì)不能用來測(cè)量直流(liú)電(diàn)路中(zhōng)的(dí)電勢(shì)差(chà)”等。對於這(zhè)些(xiē)似是(shì)而非的認(rèn)識(shí)，有(yǒu)的老(lǎo)師(shī)的(dí)認識也(yě)是模(mó)棱兩可(kě)，說(shuō)不(bù)清楚。為了澄清上述問題(tí)，本(běn)文對(duì)這(zhè)兩種(zhǒng)儀(yí)器在結構和(hé)作(zuò)用方麵的差(chà)異作簡(jiǎn)要辯析。