一、靜電計的第一類用途:作驗電器用。 由於B的遮蔽作用,使A的下部較少受外界電場的影響。而A的上端a露在B之外,所以,外電場能由A的上端施加感應。當帶電體移近不帶電的靜電計時,由於靜電感應,A的上部a處出現與帶電體異號的電荷,而A的下端c和d處出現與a等量的、與帶電體同號的電荷。於是指標就張開了。帶電體所帶電量越多、移得越近,則張角越大。當帶電體移去時,指標又回到原位。我們可以用這種感應法檢驗物體是否帶電、帶電多少及演示靜電感應現象。 某物體與不帶電的靜電計的a處接觸後移去,若此時靜電計指標張開,說明靜電計因與該物體接觸而帶電,從而可以判定這個物體是帶電體。若物體與不帶電靜電計的a處接觸後移去,靜電計指標仍閉合,則證明該物體與a接觸的部位不帶電。指標是否張開及張開角度大小能用來判定物體與a接觸部位是否帶電及帶電多少。這種接觸法不能對物體未接觸部位的帶電情況作出判斷,更不能用來測量整個物體所帶的電量,有很大侷限性。 測量電量 為測量電量,應把靜電計a處的小金屬球換成一個法拉第圓筒(上端有開口的薄壁金屬容器)。把欲測其帶電量的物體放入法拉第圓筒。設此物體帶電量為q1。若該物體是導體,則它所帶的電荷在與筒接觸時全部移到筒外,進而分佈在整個A上。若該物體是絕緣體,它放入法拉第圓筒後,只有少數接觸點處的電荷移至筒的外表面。但由於靜電感應,圓筒的內壁帶上與物體此時所帶電荷等量的異種電荷,而筒的外表面增加了同樣多的與帶電體同號的電荷。總之,筒的外表面(實際上是整個A)所帶電量等於物體原來所帶的全部電量q1。這樣,不論是導體還是絕緣體,只要把它放入法拉第圓筒,靜電計的指標張角α就可以用來測量它所帶的電量。 加裝法拉第圓筒後,靜電計就可以用來演示靜電平衡時導體表面電荷分佈的規律了。帶絕緣柄的金屬小球先後與帶電尖形導體的3、2和1處接觸後,與筒的內壁相碰,將與尖形導體接觸時所帶之電荷移至靜電計A上。由靜電計的不同張角可以判斷出凹進的3處不帶電、2處帶少量電荷、而尖端1處帶電最多。這表明靜電平衡時導體表面曲率大處電荷密集,尖端帶電最多。 感應法 靜電計還可以用來檢驗物體所帶電荷的種類(正或負)。正確的檢驗方法是“感應法”。具體辦法是先使靜電計中心杆A帶上已知種類的電荷。例如用絲綢摩擦過的玻璃棒接觸a球,使A帶上正電荷,靜電計指標張開一箇中等角度。若帶電體由遠處向靜電計移近的過程中,靜電計指標張角越來越大,則此物體帶的電荷與靜電計原來所帶的電荷同類(正電荷)。因為帶正電荷的物體移近時,與a處的正電荷相斥,使A上的正電荷向下端c、d處集中,c和d間的斥力增加,a隨之增大。若物體所帶正電荷較多或移得很近時,c和d處的正電荷可能達到或超過原來A所帶的全部正電荷,張角變得更大。這時a處不帶電或帶負電。總之,只要物體帶正電荷,它移近帶正電荷的靜電計時,靜電計指標張角將單調增大)。而帶電體移去的過程中,靜電計指標的角單調減小。 反之,若帶電體由遠處移近帶(正)電的靜電計的過程中,靜電計指標張角越來越小或者先逐漸減小至閉合繼而張開,則此物體所帶電荷與靜電計原來所帶電荷是異種電荷(負電荷)。因為帶負電荷的物體移近時,與正電荷相吸引,使A上的正電荷由 c和d處向 a處轉移。c和d處的正電荷少了,靜電計指標張角也就小了。若物體所帶負電荷較多或移得較近,則可能使全部正電荷集中在a處,c和d處沒有電荷,指標閉合。帶電體再移近,則a處正電荷超過原來A上的全部正電荷,c和d處帶負電,指標重新張開。帶電體移去的過程中,指標逐漸閉合繼而逐漸張開。若物體帶負電荷較少或較遠,則向帶正電的靜電計移近時,指標張角單調減小。 當物體帶電較多時,只要注意不過分接近靜電計,避免靜電計與帶電物體間放電,則用感應法檢驗電荷正負,物體上的電荷沒有損失,可以重複驗證,得出準確的結果。 接觸法 有人用“接觸法”檢驗物體帶電的正和負。具體做法也是先使靜電計中心杆A帶上已知種類的電荷(如正電荷),靜電計指標張開一箇中等角度。將待檢驗的帶電物體接觸a,苦指標張角變大,就認為物體與靜電計帶同種電荷(正電荷);若指標張角變小或閉合,則認為物體與靜電計帶異種電荷(負電荷)。這種檢驗電荷正、負的方法是不可靠的。當物體與靜電計帶同種電荷或雖帶異種電荷而電量較少時,用“接觸法”得到的結論是對的;當物體帶與靜電計異種的電荷且電量較大時,“接觸法”得出的結論是錯誤的。如前所述,帶大量異種(負)電荷的物體移近帶正電靜電計的過程中,靜電計指標張角先是變小至閉合,繼而又張開,此時c和d處已帶負電。物體與a接觸時,a處的正電荷被中和,大量負電荷傳至A,指標張角會進一步增大。如果不注意物體移近過程中靜電計指標張角的變化,僅由接觸時張角變大而認為物體帶正電,就錯了。而且,經“接觸法”檢驗後,物體的帶電情況已經因與a接觸而變化,不能重複核對。所以建議捨棄“接觸法”、採用“感應法”來檢驗物體所帶電荷的種類。 注意事項 靜電計在上述各實驗中作驗電器使用時,外殼B接地與不接地都可以。 [編輯本段]二、靜電計的第二類用途:作電勢差計用。 構成靜電計的A和B,是兩個互相接近又彼此絕緣的導體。A和B組成一個電容器,A和B各是電容器的一個極。用WQ-5 A型萬用電橋測得一般靜電計的電容C0為 9-11pF。 A所帶電量 q和 A、 B間電勢差U之間的關係是 q=C0U U大則q大,靜電計的指標張角α也就大。所以,α的大小反映出U的大小。這就是靜電計用來測量電勢差的道理。因為靜電計常用來測量電勢差,所以又叫電勢差計。
一、靜電計的第一類用途:作驗電器用。 由於B的遮蔽作用,使A的下部較少受外界電場的影響。而A的上端a露在B之外,所以,外電場能由A的上端施加感應。當帶電體移近不帶電的靜電計時,由於靜電感應,A的上部a處出現與帶電體異號的電荷,而A的下端c和d處出現與a等量的、與帶電體同號的電荷。於是指標就張開了。帶電體所帶電量越多、移得越近,則張角越大。當帶電體移去時,指標又回到原位。我們可以用這種感應法檢驗物體是否帶電、帶電多少及演示靜電感應現象。 某物體與不帶電的靜電計的a處接觸後移去,若此時靜電計指標張開,說明靜電計因與該物體接觸而帶電,從而可以判定這個物體是帶電體。若物體與不帶電靜電計的a處接觸後移去,靜電計指標仍閉合,則證明該物體與a接觸的部位不帶電。指標是否張開及張開角度大小能用來判定物體與a接觸部位是否帶電及帶電多少。這種接觸法不能對物體未接觸部位的帶電情況作出判斷,更不能用來測量整個物體所帶的電量,有很大侷限性。 測量電量 為測量電量,應把靜電計a處的小金屬球換成一個法拉第圓筒(上端有開口的薄壁金屬容器)。把欲測其帶電量的物體放入法拉第圓筒。設此物體帶電量為q1。若該物體是導體,則它所帶的電荷在與筒接觸時全部移到筒外,進而分佈在整個A上。若該物體是絕緣體,它放入法拉第圓筒後,只有少數接觸點處的電荷移至筒的外表面。但由於靜電感應,圓筒的內壁帶上與物體此時所帶電荷等量的異種電荷,而筒的外表面增加了同樣多的與帶電體同號的電荷。總之,筒的外表面(實際上是整個A)所帶電量等於物體原來所帶的全部電量q1。這樣,不論是導體還是絕緣體,只要把它放入法拉第圓筒,靜電計的指標張角α就可以用來測量它所帶的電量。 加裝法拉第圓筒後,靜電計就可以用來演示靜電平衡時導體表面電荷分佈的規律了。帶絕緣柄的金屬小球先後與帶電尖形導體的3、2和1處接觸後,與筒的內壁相碰,將與尖形導體接觸時所帶之電荷移至靜電計A上。由靜電計的不同張角可以判斷出凹進的3處不帶電、2處帶少量電荷、而尖端1處帶電最多。這表明靜電平衡時導體表面曲率大處電荷密集,尖端帶電最多。 感應法 靜電計還可以用來檢驗物體所帶電荷的種類(正或負)。正確的檢驗方法是“感應法”。具體辦法是先使靜電計中心杆A帶上已知種類的電荷。例如用絲綢摩擦過的玻璃棒接觸a球,使A帶上正電荷,靜電計指標張開一箇中等角度。若帶電體由遠處向靜電計移近的過程中,靜電計指標張角越來越大,則此物體帶的電荷與靜電計原來所帶的電荷同類(正電荷)。因為帶正電荷的物體移近時,與a處的正電荷相斥,使A上的正電荷向下端c、d處集中,c和d間的斥力增加,a隨之增大。若物體所帶正電荷較多或移得很近時,c和d處的正電荷可能達到或超過原來A所帶的全部正電荷,張角變得更大。這時a處不帶電或帶負電。總之,只要物體帶正電荷,它移近帶正電荷的靜電計時,靜電計指標張角將單調增大)。而帶電體移去的過程中,靜電計指標的角單調減小。 反之,若帶電體由遠處移近帶(正)電的靜電計的過程中,靜電計指標張角越來越小或者先逐漸減小至閉合繼而張開,則此物體所帶電荷與靜電計原來所帶電荷是異種電荷(負電荷)。因為帶負電荷的物體移近時,與正電荷相吸引,使A上的正電荷由 c和d處向 a處轉移。c和d處的正電荷少了,靜電計指標張角也就小了。若物體所帶負電荷較多或移得較近,則可能使全部正電荷集中在a處,c和d處沒有電荷,指標閉合。帶電體再移近,則a處正電荷超過原來A上的全部正電荷,c和d處帶負電,指標重新張開。帶電體移去的過程中,指標逐漸閉合繼而逐漸張開。若物體帶負電荷較少或較遠,則向帶正電的靜電計移近時,指標張角單調減小。 當物體帶電較多時,只要注意不過分接近靜電計,避免靜電計與帶電物體間放電,則用感應法檢驗電荷正負,物體上的電荷沒有損失,可以重複驗證,得出準確的結果。 接觸法 有人用“接觸法”檢驗物體帶電的正和負。具體做法也是先使靜電計中心杆A帶上已知種類的電荷(如正電荷),靜電計指標張開一箇中等角度。將待檢驗的帶電物體接觸a,苦指標張角變大,就認為物體與靜電計帶同種電荷(正電荷);若指標張角變小或閉合,則認為物體與靜電計帶異種電荷(負電荷)。這種檢驗電荷正、負的方法是不可靠的。當物體與靜電計帶同種電荷或雖帶異種電荷而電量較少時,用“接觸法”得到的結論是對的;當物體帶與靜電計異種的電荷且電量較大時,“接觸法”得出的結論是錯誤的。如前所述,帶大量異種(負)電荷的物體移近帶正電靜電計的過程中,靜電計指標張角先是變小至閉合,繼而又張開,此時c和d處已帶負電。物體與a接觸時,a處的正電荷被中和,大量負電荷傳至A,指標張角會進一步增大。如果不注意物體移近過程中靜電計指標張角的變化,僅由接觸時張角變大而認為物體帶正電,就錯了。而且,經“接觸法”檢驗後,物體的帶電情況已經因與a接觸而變化,不能重複核對。所以建議捨棄“接觸法”、採用“感應法”來檢驗物體所帶電荷的種類。 注意事項 靜電計在上述各實驗中作驗電器使用時,外殼B接地與不接地都可以。 [編輯本段]二、靜電計的第二類用途:作電勢差計用。 構成靜電計的A和B,是兩個互相接近又彼此絕緣的導體。A和B組成一個電容器,A和B各是電容器的一個極。用WQ-5 A型萬用電橋測得一般靜電計的電容C0為 9-11pF。 A所帶電量 q和 A、 B間電勢差U之間的關係是 q=C0U U大則q大,靜電計的指標張角α也就大。所以,α的大小反映出U的大小。這就是靜電計用來測量電勢差的道理。因為靜電計常用來測量電勢差,所以又叫電勢差計。