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静电计的工作原理是什么?

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举报 2019-08-19 13:44
  静电计,又叫电势差计或指针验电器,是中学静电实验中常用的半定量测量仪器。静电计可以用来检验物体所带电荷的种类并且测量电量。

  原理:将一个已充电电量为Q的平板电容器与静电计相连,此时指针和金属杆带正电,外壳的内表面将出现负的感应电荷。

  从而在金属杆与外壳间形成电场,指针表面的电荷受到电场力的作用,或者说受到来自杆上同种电荷的排斥力及金属盒内壁的异种电荷的吸引力,使得指针偏转,带电量越多,场强越强,则指针的偏角也越大。

  可知当静电计电容保持不变时,静电计两极间的电势差U与其带电量Q成正比,U越大,Q越大,指针所受电场力越大,指针张角因此就越大。由此可见,指针张角大小能定性地反映静电计两极间的电势差的大小。

  使用原理

  当A带电时,电荷主要分布在a、b、c和d四个尖端部位,其中c和d两部分所带电荷以斥力相作用,指针受到一个使它张开的电力矩L1的作用。由于指针的重心略在旋转轴O点之下,当L1使指针张开后,指针的重力便产生一个使指针复位的重力矩L2。随着指针的偏转,L1渐小(因为c与d的距离增加,库仑力变小,力臂也变小)而L2渐大(因为重力力臂增加)。

  当A所带电量q较大时,c和d所带电量也较大,L1就大,所以α也就大。由于q决定α,所以α的大小能表示q的大小。这就是静电计可以当作验电器使用的道理。

  由于静电感应,当A带电后,B的内层一定带上与A异号的电荷。若B不接地,则B的外表面带上与A同号的电荷。若B接地,则B的外表面不带电。由于静电计结构的对称性,可以粗略地认为B上的电荷对指针的作用力不产生使指针转动的力矩。
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