靜電計的工作原理
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靜電計,又叫電勢差計或指針驗電器,是中學靜電實驗中常用的半定量測量儀器。靜電計可以用來檢驗物體所帶電荷的種類并且測量電量。
原理: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。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。使用原理當A帶電時,電荷主要分布在a、b、c和d四個部位,其中c和d兩部分所帶電荷以斥力相作用,指針受到一個使它張開的電力矩L1的作用。由于指針的ZX略在旋轉(zhuǎn)軸O點之下,當L1使指針張開后,指針的重力便產(chǎn)生一個使指針復位的重力矩L2。隨著指針的偏轉(zhuǎn),L1漸?。ㄒ驗閏與d的距離增加,庫侖力變小,力臂也變?。┒鳯2漸大(因為重力力臂增加)。當A所帶電量q較大時,c和d所帶電量也較大,L1就大,所以α也就大。由于q決定α,所以α的大小能表示q的大小。這就是靜電計可以當作驗電器使用的道理。由于靜電感應,當A帶電后, B的內(nèi)層一定帶上與A異號的電荷。若B不接地,則B的外表面帶上與A同號的電荷。若B接地,則B的外表面不帶電。由于靜電計結(jié)構(gòu)的對稱性,可以粗略地認為B上的電荷對指針的作用力不產(chǎn)生使指針轉(zhuǎn)動的力矩。
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- 靜電計的工作原理
靜電計,又叫電勢差計或指針驗電器,是中學靜電實驗中常用的半定量測量儀器。靜電計可以用來檢驗物體所帶電荷的種類并且測量電量。
原理: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。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。使用原理當A帶電時,電荷主要分布在a、b、c和d四個部位,其中c和d兩部分所帶電荷以斥力相作用,指針受到一個使它張開的電力矩L1的作用。由于指針的ZX略在旋轉(zhuǎn)軸O點之下,當L1使指針張開后,指針的重力便產(chǎn)生一個使指針復位的重力矩L2。隨著指針的偏轉(zhuǎn),L1漸?。ㄒ驗閏與d的距離增加,庫侖力變小,力臂也變小)而L2漸大(因為重力力臂增加)。當A所帶電量q較大時,c和d所帶電量也較大,L1就大,所以α也就大。由于q決定α,所以α的大小能表示q的大小。這就是靜電計可以當作驗電器使用的道理。由于靜電感應,當A帶電后, B的內(nèi)層一定帶上與A異號的電荷。若B不接地,則B的外表面帶上與A同號的電荷。若B接地,則B的外表面不帶電。由于靜電計結(jié)構(gòu)的對稱性,可以粗略地認為B上的電荷對指針的作用力不產(chǎn)生使指針轉(zhuǎn)動的力矩。
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- 北京華測靜電計測電壓原理是什么?
北京華測靜電計測電壓原理是什么?
物理教材中提到靜電計是在驗電器的基礎上制成的,用來測量電勢差。把它的金屬球跟一個導體連接,把它的金屬外殼跟另一個導體連接(或同時接地),從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以測出兩個導體間的電勢差。對于其中的原理書中沒有過多的解釋,現(xiàn)結(jié)合驗電器的原理作以下探討。驗電器的是根據(jù)同種電荷相互排斥的原理制成的,讓驗電器的金屬小球帶上點,通過金屬桿與金屬小球相連的兩個金屬箔片也會帶上同種電荷。同種電荷互相排斥,金屬箔片就會張開一定的角度。帶電小球帶的電量越多,金屬箔片帶的電量也越多,排斥力就越大,張角也就越大。靜電計根據(jù)驗電器的原理,加以改造,可根據(jù)張角的大小來判斷電壓的大小。如右圖所示,驗電器與靜電計在結(jié)構(gòu)上基本相同,與驗電器相比,靜電計上的兩個金屬箔其中一個固定(如右圖中粗線所示),另一個可以自由張開(作為測電壓大小的指針),在加上刻度盤,就成了靜電計。與驗電器張角大小的原理一致,靜電計張角的大小反映的是“金屬箔”帶電的多少,即張角的大小由“金屬箔”帶電的多少決定。但靜電計又如何反映出電壓的大小,可結(jié)合驗電器從靜電感應的角度作出解釋:驗電器的金屬箔帶電,可能是驗電器本身的金屬小球帶電,然后傳給金屬箔,使其有一定的張角。若驗電器本身帶的電越多,則張角越大。另外如發(fā)生靜電感應,也可使金屬箔張角發(fā)生變化。如右圖,如讓一帶正電小球靠近驗電器的金屬小球,由于靜電感應,驗電器的金屬小球就會帶上負電荷,而金屬箔帶上正電荷,驗電器也會張開一角度。若帶電小球離驗電器的金屬小球越近,則靜電感應越強,驗電器的金屬小球帶的負電荷與金屬箔帶的正電荷都會增加,金屬箔的張角也就越大。電容器的兩個極板也存在著靜電感應,如果兩極板的距離增大,兩極板的靜電感應勢必減弱,這樣電容器B板右側(cè)所帶的正電量+Q會減少+△Q,減少的部分電量+△Q傳給大地,A板左側(cè)所帶的負電荷-Q也會減少相應的-△Q,減少的部分電量-△Q只能傳給靜電計的金屬箔,由于金屬箔所帶的電量增加-△Q,總電量變?yōu)?(q+△Q)這樣金屬箔的張角變大,對應著電容器兩極板間距離增大,電容C減小,電壓U變大。同理,若減小兩極板的距離,極板間的靜電感應將增強,電容器B板右側(cè)的正電量會增加+△Q,增加的部分電量+△Q是從大地傳給的,而A板左側(cè)的負電荷也會增加相應的-△Q,增加的電量-△Q,只能是靜電計的金屬箔傳給的,這樣金屬箔所帶的電量減少-△Q,總電量變?yōu)?(q-△Q)張角將變小,對應著電容器兩極板間距離減小,電容C變大,電壓U減小。對電容器所帶電量的討論:通過上面的分析可以看出,電容器間的距離發(fā)生變化時,由于B板接地,結(jié)合靜電感應的變化,電容器B板上的凈電量+Q會發(fā)生變化,A板上的凈電量-Q也會發(fā)生變化,會相應地增加或減少△Q。對于B板△Q是在B板的右側(cè)面上與大地之間發(fā)生轉(zhuǎn)移,對于A板△Q是在A板左側(cè)與靜電計的“金屬箔”上發(fā)生轉(zhuǎn)移。但△Q值應該非常?。ㄒ驗殪o電計的”金屬箔”本身所能帶的電量是很小的),也就是電容器上的電量有微弱的變化,不是很顯著。但這點微弱的電量變化對“金屬箔”的張角的影響確是不可以忽略的。
- 靜電計使用方法注意事項
靜電計使用方法
1、將測量電纜線與儀表輸入端連接好接好電源線
2、開啟電源顯示器應發(fā)紅光
3、將開關(guān)撥到輸入短路調(diào)整調(diào)零使顯示為000
4、將開關(guān)撥到測量后根據(jù)被測電壓的高低選擇合適的量程就可測量
靜電計注意事項
1、不允許測量超出該量程的電壓,否則有可能損壞儀表的輸入級,超出該量程時應換較大的量程,雖然儀器有保護措施,但過電壓會使靜電計的性能下降超出范圍時顯示;
2、應避免帶高電壓的物體及人體對輸入端接觸或接近,以免靜電放電損壞儀表內(nèi)高輸入阻抗的靜電放大器;
3、機內(nèi)有危險的高壓不要隨便打開儀器以免電擊;
4、輸入電纜線應使用高絕緣聚乙烯屏蔽電纜線,否則會影響輸入阻抗。
(來源:北京華測試驗儀器有限公司)
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