淺談手表式驗電器與靜電計之間的差異
點擊次數(shù)：2476 更新時間：2017-08-25
手表式驗電器它是檢驗物體是否帶電的zui簡單的儀器，在玻璃瓶口處有一橡膠塞，塞中插一根金屬桿，桿的上端有一金屬球，下端懸掛一對金箔（或鋁箔）。當帶電體與金屬小球接觸時，箔片因帶同性電荷相排斥而張開。為了避免氣流的影響，金屬棒和箔片封閉在一個玻璃瓶中，棒與瓶間有絕緣材料相隔。
而靜電計是用靜電方法測量電勢差的儀器。實驗室常用的靜電計是布勞恩靜電計，它的結構是在*緣底座上裝一鼓形鐵殼，鐵殼的前面裝有透明玻璃，后面裝有標有刻度的毛玻璃，在金屬殼中絕緣地安裝一根金屬桿，桿的上端為金屬小球，金屬桿下部的水平軸上裝有金屬指針，可繞水平軸靈活轉(zhuǎn)動。圓筒的底部有接線柱，可用來接地或與其他導體相連。這樣，靜電計的金屬外殼與內(nèi)部的金屬桿及金屬指針構成了一個特殊的電容器。
手表式驗電器的原理：當驗電器指示系統(tǒng)帶電后，由于同種電荷的排斥力使指示器發(fā)生偏轉(zhuǎn)，它是從力的角度來反映導體帶電的情況。當指示系統(tǒng)具有一定的偏轉(zhuǎn)角時，其重力矩與靜電力矩平衡。
手表式驗電器的主要用途：檢驗物體是否帶電，比較帶電的種類以及所帶電荷量的多少等。
靜電計的原理是：從上面的構造分析，我們知道靜電計本身其實就是一個電容器。金屬球、金屬桿、指針相當于電容器的一個電極，金屬外殼也相當于一個電極，它們之間是絕緣的。其電容的大小由金屬殼的幾何尺寸的大小和金屬桿及指針的長短、位置所決定。因為指針的偏轉(zhuǎn)角變化對靜電計的電容的影響很小，故在指針轉(zhuǎn)動過程中可近似認為靜電計的電容值不變。
現(xiàn)將一個已充電電量為Q的平板電容器與靜電計相連，此時指針和金屬桿帶正電，外殼的內(nèi)表面將出現(xiàn)負的感應電荷，從而在金屬桿與外殼間形成電場，指針表面的電荷受到電場力的作用，或者說受到來自桿上同種電荷的排斥力及金屬盒內(nèi)壁的異種電荷的吸引力，使得指針偏轉(zhuǎn)，帶電量越多，場強越強，則指針的偏角也越大。
根據(jù)Q=CU，可知當靜電計電容保持不變時，靜電計兩極間的電勢差U與其帶電量Q成正比，U越大，Q越大，指針所受電場力越大，指針張角因此就越大。由此可見，指針張角大小能定性地反映靜電計兩極間的電勢差的大小。
由于靜電計的特殊結構，使得它又具備驗電器不能替代的某些作用。它不但可以定性測量兩導體的電勢差（這點上面已有，故不重述），還可以定性測量某導體的電勢，甚至還可以測量直流電路中的電勢差。既然靜電計本身也是一個電容器，那么，把靜電計并聯(lián)在直流電路中電勢差不為零的兩點時，靜電計就會被充電，其指針就應該偏轉(zhuǎn)。但實際上在一般直流電路中，由于電壓較小，使靜電計所帶電荷量很小，指針的偏轉(zhuǎn)角度幾乎覺察不出來。靜電計上的刻度一般是以靜伏（靜電系單位）為單位的，而1靜伏=300V。故一般的直流電壓不能使靜電計指針有明顯偏轉(zhuǎn)。如果把靜電計接在具有幾百、幾千甚至幾萬伏電壓的直流電路中，靜電計指針就會有明顯偏轉(zhuǎn)，也就可以用靜電計來測量某兩點間的電壓。例如把靜電計接在感應圈的副線圈上，指針偏轉(zhuǎn)角度會忽大忽小，說明感應圈輸出的是不穩(wěn)定的脈動電壓。
由上可知，手表式驗電器與靜電計從原理和用途上看都不能說是一回事，它們只是在結構上相似而已。
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