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验电器、静电计结构、功能、图解
验电器和静电计是研究静电场特性的两种重要实验仪器。 它们看似“相同”,但实际上略有不同。
1. 验电器
验电器是一种简单的设备,用于测试物体是否带电、带电程度以及带电类型。
(一)基本结构
如下图所示,玻璃瓶、胶塞、金属棒、金箔(或铝箔)片。
(二)工作原理
接触法判断:如下图A所示,带电物体与验电器接触后,两片金箔(或铝箔)共用部分同电荷,并因同电荷而以一定角度张开互相排斥。 带电体的电荷越大,两片金箔(或铝箔)之间分配的电荷就越多,斥力就越大,张开的角度就越大。
感应法判断:如上图B所示,当带电物体接近验电器时,近端感应出不同种类的电荷,远端感应出同种电荷——两片金箔(或铝箔)碎片,由于同种电荷相互排斥,因此以一定角度打开。 。 带电体的电荷越大,两片金箔(或铝箔)感应的电荷越大电势差,斥力越大,张开的角度也越大。
2.静电计
静电计除了具有“电测试”功能外,还可以用来测量两个导体之间的电位差。
(一)基本结构
如下图所示,与验电器相比,最大的变化是金箔(或铝箔)片换成了金属指针,玻璃瓶换成了金属外壳。
(二)工作原理
静电计实际上是一种特殊的电容器:金属球、金属棒和金属指针相当于电容器的一个电极,金属外壳相当于电容器的另一个电极,它们之间的空气是绝缘材料。 由于指针偏转角度的变化对静电计的电容影响很小,因此其电容可以近似认为是恒定的。
如上图所示,当金属球和金属壳分别接电源正负极时,静电计带电,金属指针在金属上同电荷的斥力作用下打开杆和金属壳内壁上不同电荷的吸引力。 某个角度。 根据电容C=Q/U可知,电源两端电压U越大,静电计两电极上的电荷Q越大,金属的偏角越大指针。 因此,指针的偏角可以定性地反映电源的情况。 正极和负极之间的电压。
下图是课本中使用静电计“研究影响平行板电容器电容量的因素”的实验装置。
图中左边的板子和金属外壳都是接地的,实际上是相连的。
当电容器两极板的相对面积、间距或极板间介质改变时,电容器的电荷量Q几乎保持不变。 根据电容C=Q/U可知电势差,只要用静电计测量两极板之间电位差U的变化,就可以推断出电容的变化,从而确定各种因素对电容的影响。电容器的电容。