靜電計(jì)的工作原理及使用

1、靜電計(jì)的工作原理及使用靜電計(jì)的工作原理及使用靜電計(jì)又叫電勢(shì)差計(jì)或指針驗(yàn)電器，它是中學(xué)靜電實(shí)驗(yàn)中常用的半定量測(cè)量?jī)x器。如圖1所示，包括小球a、指針bc的中心桿A用絕緣塞D固定在有前后玻璃窗的圓形金屬外殼B上；B的側(cè)下方有一個(gè)接線柱；整個(gè)裝置固定在一個(gè)絕緣支架上。當(dāng)A帶電時(shí)，電荷主要分布在a、b、c和d四個(gè)尖端部位，其中c和d兩部分所帶電荷以斥力相作用，指針受到一個(gè)使它張開的電力矩L1的作用。由于指針的重心略在旋轉(zhuǎn)軸O點(diǎn)之下，當(dāng)L1使指針張

2、開后，指針的重力便產(chǎn)生一個(gè)使指針復(fù)位的重力矩L2。隨著指針的偏轉(zhuǎn)，L1漸小（因?yàn)閏與d的距離增加，庫侖力變小，力臂也變?。┒鳯2漸大（因?yàn)橹亓αΡ墼黾樱?。?dāng)L1與L2相等時(shí)，指針停在某一位置（是穩(wěn)定平衡），指針的張角為α當(dāng)A所帶電量q較大時(shí)，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(jì)可以當(dāng)作驗(yàn)電器使用的道理。由于靜電感應(yīng)，當(dāng)A帶電后，B的內(nèi)層一定帶上與A異號(hào)的電荷。若B不接地，則

3、B的外表面帶上與A同號(hào)的電荷。若B接地，則B的外表面不帶電。由于靜電計(jì)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，可以祖略地認(rèn)為B上的荷在與筒接觸時(shí)全部移到筒外，進(jìn)而分布在整個(gè)A上。若該物體是絕緣體，它放入法拉第圓筒后，只有少數(shù)接觸點(diǎn)處的電荷移至筒的外表面。但由于靜電感應(yīng)，圓筒的內(nèi)壁帶上與物體此時(shí)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(hào)的電荷?？傊?，筒的外表面（實(shí)際上是整個(gè)A）所帶電量等于物體原來所帶的全部電量q1。這樣，不論是導(dǎo)體還是絕緣體，

4、只要把它放入法拉第圓筒，靜電計(jì)的指針張角α就可以用來測(cè)量它所帶的電量。加裝法拉第圓筒后，靜電計(jì)就可以用來演示靜電平衡時(shí)導(dǎo)體表面電荷分布的規(guī)律了。如圖3所示，帶絕緣柄的金屬小球先后與帶電尖形導(dǎo)體的3、2和1處接觸后，與筒的內(nèi)壁相碰，將與尖形導(dǎo)體接觸時(shí)所帶之電荷移至靜電計(jì)A上。由靜電計(jì)的不同張角可以判斷出凹進(jìn)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(shí)導(dǎo)體表面曲率大處電荷密集，尖端帶電最多。靜電計(jì)還可以用來檢驗(yàn)物體所帶