北京華測靜電計測電壓原理是什么?
物理教材中提到靜電計是在驗電器的基礎上制成的,用來(lái)測量電勢差。把它的金屬球跟一個(gè)導體連接,把它的金屬外殼跟另一個(gè)導體連接(或同時(shí)接地),從指針的偏轉角度就可以測出兩個(gè)導體間的電勢差。對于其中的原理書(shū)中沒(méi)有過(guò)多的解釋?zhuān)F結合驗電器的原理作以下探討。驗電器的是根據同種電荷相互排斥的原理制成的,讓驗電器的金屬小球帶上點(diǎn),通過(guò)金屬桿與金屬小球相連的兩個(gè)金屬箔片也會(huì )帶上同種電荷。同種電荷互相排斥,金屬箔片就會(huì )張開(kāi)一定的角度。帶電小球帶的電量越多,金屬箔片帶的電量也越多,排斥力就越大,張角也就越大。靜電計根據驗電器的原理,加以改造,可根據張角的大小來(lái)判斷電壓的大小。如右圖所示,驗電器與靜電計在結構上基本相同,與驗電器相比,靜電計上的兩個(gè)金屬箔其中一個(gè)固定(如右圖中粗線(xiàn)所示),另一個(gè)可以自由張開(kāi)(作為測電壓大小的指針),在加上刻度盤(pán),就成了靜電計。與驗電器張角大小的原理一致,靜電計張角的大小反映的是“金屬箔"帶電的多少,即張角的大小由“金屬箔"帶電的多少決定。但靜電計又如何反映出電壓的大小,可結合驗電器從靜電感應的角度作出解釋?zhuān)候炿娖鞯慕饘俨瓗щ?,可能是驗電器本身的金屬小球帶電,然后傳給金屬箔,使其有一定的張角。若驗電器本身帶的電越多,則張角越大。另外如發(fā)生靜電感應,也可使金屬箔張角發(fā)生變化。如右圖,如讓一帶正電小球靠近驗電器的金屬小球,由于靜電感應,驗電器的金屬小球就會(huì )帶上負電荷,而金屬箔帶上正電荷,驗電器也會(huì )張開(kāi)一角度。若帶電小球離驗電器的金屬小球越近,則靜電感應越強,驗電器的金屬小球帶的負電荷與金屬箔帶的正電荷都會(huì )增加,金屬箔的張角也就越大。電容器的兩個(gè)極板也存在著(zhù)靜電感應,如果兩極板的距離增大,兩極板的靜電感應勢必減弱,這樣電容器B板右側所帶的正電量+Q會(huì )減少+△Q,減少的部分電量+△Q傳給大地,A板左側所帶的負電荷-Q也會(huì )減少相應的-△Q,減少的部分電量-△Q只能傳給靜電計的金屬箔,由于金屬箔所帶的電量增加-△Q,總電量變?yōu)?(q+△Q)這樣金屬箔的張角變大,對應著(zhù)電容器兩極板間距離增大,電容C減小,電壓U變大。同理,若減小兩極板的距離,極板間的靜電感應將增強,電容器B板右側的正電量會(huì )增加+△Q,增加的部分電量+△Q是從大地傳給的,而A板左側的負電荷也會(huì )增加相應的-△Q,增加的電量-△Q,只能是靜電計的金屬箔傳給的,這樣金屬箔所帶的電量減少-△Q,總電量變?yōu)?(q-△Q)張角將變小,對應著(zhù)電容器兩極板間距離減小,電容C變大,電壓U減小。對電容器所帶電量的討論:通過(guò)上面的分析可以看出,電容器間的距離發(fā)生變化時(shí),由于B板接地,結合靜電感應的變化,電容器B板上的凈電量+Q會(huì )發(fā)生變化,A板上的凈電量-Q也會(huì )發(fā)生變化,會(huì )相應地增加或減少△Q。對于B板△Q是在B板的右側面上與大地之間發(fā)生轉移,對于A(yíng)板△Q是在A(yíng)板左側與靜電計的“金屬箔"上發(fā)生轉移。但△Q值應該非常?。ㄒ驗殪o電計的"金屬箔"本身所能帶的電量是很小的),也就是電容器上的電量有微弱的變化,不是很顯著(zhù)。但這點(diǎn)微弱的電量變化對“金屬箔"的張角的影響確是不可以忽略的。
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