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靜電計工作原理

更新時間:2024-01-08      點擊次數(shù):3158

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(fù)的感應(yīng)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(qiáng)越強(qiáng),則指針的偏角也越大。

可知當(dāng)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?biāo)茈妶隽υ酱?,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(dāng)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。由于指針的重心略在旋轉(zhuǎn)軸O點之下,當(dāng)L1使指針張開后,指針的重力便產(chǎn)生一個使指針復(fù)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(dāng)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(dāng)作驗電器使用的道理。

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(rèn)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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