验电器与静电计是一回事吗
一.结构差异
最常用的金箔验电器是检查物体是否带电的最简单的仪器。玻璃瓶瓶口有一个橡胶塞,塞里插着一根金属棒。杆的上端装有金属球,下端挂有一对金箔(或铝箔)。当带电体与金属球接触时,由于同性电荷的排斥,金属箔被打开。为了避免空气流动的影响,金属棒和箔被封装在玻璃瓶中,在棒和瓶之间有绝缘材料。
静电计是用静电法测量电位差的仪器。实验室中常用的静电计是布朗静电计。其结构是在绝缘底座上安装一个鼓形铁壳。铁壳正面装有透明玻璃,背面装有标有刻度的毛玻璃。金属棒以绝缘方式安装在金属外壳中。杆的上端是一个小金属球。金属杆下部的水平轴上装有金属指针,可以绕水平轴灵活转动。圆筒底部设有接线柱,接线柱可用于接地或与其他导体连接。这样,静电计的金属外壳、金属棒和里面的金属指针就形成了一个特殊的电容器。
二。工作原理和用途的差异
1.验电器的原理及应用
验电器的原理:当验电器指示器系统被充电时,指示器由于相同电荷的排斥力而偏转。它从力的角度反射带电导体。当指示器系统有一定的偏转角时,它的大扭矩和静电扭矩是平衡的。
验电器的主要目的是检查一个物体是否带电,比较带电的类型和携带的电荷量等。
2.静电计的原理及应用
静电计的原理是:从上面的结构分析,我们知道静电计本身实际上是一个电容器。金属球、金属棒和指针相当于电容器的一个电极,金属壳相当于一个电极,它们之间是绝缘的。其电容大小由金属外壳的几何尺寸以及金属棒和指针的长度和位置决定。因为指针偏转角的变化对静电计的电容影响很小,所以静电计的电容值在指针旋转过程中可以近似认为是不变的。
一个电荷为Q的扁平电容器现在连接到静电计上。此时,指针和金属棒带正电,外壳的内表面将出现负感应电荷,从而在金属棒和外壳之间形成电场。指针表面的电荷受到电场力的影响,或者被棒上的相同电荷排斥,被金属盒内壁上的不同电荷吸引,从而使指针偏转。电荷越多,场强越强,指针的偏转角越大。
根据,可以看出,当静电计的电容保持不变时,静电计两极之间的电势差U与其电荷Q成正比。U越大,Q越大,施加在指针上的电场力越大,指针的张角越大。可以看出,指针的开度可以定性地反映静电计两极之间的电位差。
由于静电计的特殊结构,它具有一些验电器无法替代的功能。它不仅可以定性地测量两个导体之间的电势差(上面已经提到过,所以不再重复),而且可以定性地测量某个导体的电势,甚至可以测量DC电路中的电势差。由于静电计本身是一个电容器,当静电计并联在DC电路中电位差不为零的两点时,静电计将被充电,其指针将会偏转。但事实上,在一般的DC电路中,由于电压小,静电计所带的电荷量很小,指针的偏转角几乎察觉不到。静电计上的刻度通常用静态伏特(静态单位)表示,而1静态伏特= 300伏特..因此,一般的DC电压不能显著偏转静电计指针。如果静电计连接到电压为几百、几千甚至几万伏的直流电路上,静电计的指针就会明显偏转,静电计可以用来测量两点之间的电压。例如,如果静电计连接到感应线圈的次级线圈,指针的偏转角会波动,表明感应线圈输出不稳定的脉动电压。
从上面可以看出,验电器和静电计在原理和应用上不能说是相同的,它们只是在结构上相似。
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