靜電計工作原理淺析

靜電計工作原理淺析【摘要】高考題淺析【關(guān)鍵詞】高考物理靜電計平行板電容器在2018年的高考物理北京卷中有這樣一道題：研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示.下列說法正確的是()A．實驗前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小C．實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大D．實驗中，只增加極板帶電荷量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大本題解析：實驗前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，因為b板接地，所以可使電容器帶電，選項A正確。實驗中，只將b板向上移動，則電容器的電容減小，而電容器帶電荷量不變，所以兩板間電勢差變大，靜電計指針的張角變大，故B錯誤。實驗中，只在極板間插入有機玻璃，則電容器的電容增大，而電容器帶電荷量不變，所以兩板間電勢差減小，靜電計指針的張角變小，選項C錯誤。實驗中，只增加極板帶電荷量，靜電計指針的張角變大，但是并沒有改變電容器結(jié)構(gòu)，所以電容器的電容保持不變，選項D錯誤。這道考題考查的主要知識點就是平行板電容器和靜電計的相關(guān)知識。在教材《物理選修3-1》中有對靜電計的介紹：“靜電計實質(zhì)上也是一種驗電器。把它的金屬球與一個導(dǎo)體連接，金屬外殼與另一個導(dǎo)體連接（或者外殼與另一個導(dǎo)體同時接地），從指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以推知兩個導(dǎo)體間電勢差的大小”，如圖（a）所示。

靜電計的金屬指針P與外殼S可看作是一個電容C0很小的電容器，將待測電壓接在指針P與殼S之間，如圖（b）所示，則總電壓C總=C0+C又因為C0ㄍC故C總≈C由于C0與C并聯(lián)，因而靜電計兩端電壓也是UBS，平行板兩極板接上靜電計后，有電量Q0從平行板轉(zhuǎn)移到靜電計，指針P就發(fā)生偏轉(zhuǎn)。又因為靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度隨電量Q0而變，Q0=C0UBS因為C0很小，Q0ㄍQ，于是可以認為接上靜電計后平行板電容器電量幾乎不變，不影響原來電壓UBS。若UBS增加，則Q0也隨之增加，指針P偏轉(zhuǎn)的角度也會變大。因為我們可依據(jù)指針P的偏轉(zhuǎn)角來判斷B與S之間的電勢差。若靜電計指針接導(dǎo)體，外殼接地，則可用靜電計測導(dǎo)體電勢。綜上所述，靜電計的指針張開，本質(zhì)是并聯(lián)的電容電壓越大，流入靜電計指針上的電荷越多，同性電荷互相排斥使得指針的偏轉(zhuǎn)角越大。所以靜電計是測量電勢差大小的儀器?？碱}中如B選項，若“只將電容器b板向上平移，電容器的電容減小，電荷量不變，兩板間電勢差增大”的結(jié)論，是由于靜電計上的電荷量變化ㄍQ所以近似認為電容器的電荷量不變?！咀髡吆喗椤繀茄囝仯?985-），女，中小學(xué)一級教師，主要從事高中物理教學(xué)工作。本文為廣西壯族自