驗(yàn)電器與靜電計(jì)

驗(yàn)電器與靜電計(jì)驗(yàn)電器與靜電計(jì)驗(yàn)電器就是檢驗(yàn)物體是否帶電的儀器，其實(shí)它不僅可以檢驗(yàn)一個(gè)物體是否帶電，也可以檢驗(yàn)物體帶的是正電荷還是負(fù)電荷，還可以粗略比較帶電體的電量多少。稍加改進(jìn)就可以檢測(cè)兩點(diǎn)之間電勢(shì)差的大小變化，驗(yàn)電器用作這種功能時(shí)常稱為靜電計(jì)。?驗(yàn)電器的基本結(jié)構(gòu)四：金屬球、金屬感、金箔、金屬外殼四個(gè)部分組成。當(dāng)它作為驗(yàn)電器使用時(shí)我們只關(guān)注它的金屬球、金屬桿和金箔三部分。圖中就是我們常用的驗(yàn)電器：金屬桿是用來(lái)導(dǎo)電的，使金屬球上的電荷能傳輸?shù)浇鸩先?。?dāng)金屬球、金屬桿和金箔帶電以后，由于導(dǎo)體上的電荷分布情況與導(dǎo)體外形關(guān)系（尖銳突出的部位電荷分布最多，平坦處幾乎沒有電荷，凹進(jìn)去的位置一點(diǎn)電荷也沒有），故而帶了電的驗(yàn)電器上的電荷主要集中在兩片金箔上（這也是外殼用金屬球的主要原因）。兩金箔片由于同種電荷而相互排斥而張開（金箔片可以做得很薄，能導(dǎo)電且質(zhì)量小，在一定庫(kù)侖力作用下張角更明顯），這就驗(yàn)電器的基本工作原理。用驗(yàn)電器檢驗(yàn)物體是否帶電的方法有兩種：一是將待檢驗(yàn)物體直接與原本不帶電的驗(yàn)電器金屬球接觸，如果金箔張開則表示待檢驗(yàn)物體帶有電荷。另一種方法是讓帶測(cè)物體非?？拷ú灰佑|金屬球）原本不帶電的驗(yàn)電器金屬球，如果待測(cè)物體帶有電荷，驗(yàn)電器的金箔也會(huì)張開（原因是驗(yàn)電器的金屬球、金屬桿、金箔由于感應(yīng)起電而使“金箔帶電”）。其實(shí)第二種方法比第一種方法效果更好些：接觸法能檢驗(yàn)出了物體是否帶電，但是待檢驗(yàn)物體上的電荷也就減少了，檢驗(yàn)后驗(yàn)電器的金箔也不會(huì)自己閉合，需要手摸摸金屬球讓它放電，金箔才會(huì)閉合成原狀（相對(duì)于驗(yàn)電器來(lái)說(shuō)人體是一個(gè)無(wú)限大的帶電體，驗(yàn)電器上一點(diǎn)點(diǎn)電荷傳到人體如同向一杯水里加入一滴水，水面不升高一樣）。而第二種方法不僅可以檢測(cè)出物體是否帶電，被檢驗(yàn)物體的電量是不會(huì)變化，被檢驗(yàn)物體離開后驗(yàn)電器金箔會(huì)自動(dòng)閉合（因?yàn)榭拷饘偾蛑皇亲尳饘偾蚪饘贄U金箔的電荷重新分布了，整體并沒有帶電）。?如果先讓驗(yàn)電器金屬球原本就帶上正電荷（要保證驗(yàn)電器的金箔張角不要太大），再讓待檢驗(yàn)物體接觸或靠近驗(yàn)電器的金屬球：如果待檢驗(yàn)物體帶正電，金箔張角會(huì)變大；如果待檢驗(yàn)物體帶負(fù)電，驗(yàn)電器金箔的張角會(huì)變小；如果待檢驗(yàn)物體不帶電，驗(yàn)電器金箔的張角就不會(huì)變化。利用這種方法就可以檢驗(yàn)物體是否帶電、帶什么電荷了。驗(yàn)電器的更大作用時(shí)用來(lái)判斷電勢(shì)高低關(guān)系的，也就是當(dāng)做靜電計(jì)來(lái)使用。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)電器的金箔張角不僅僅是受到金箔間庫(kù)侖力的作用，金屬外殼由于感應(yīng)也會(huì)在內(nèi)部空間激發(fā)電場(chǎng)，故而金箔張角是帶電金箔、“帶電的金屬外殼”激發(fā)的合電場(chǎng)作用的結(jié)果。如果我們將驗(yàn)電器的金屬外殼與大地相連，再讓帶電體與驗(yàn)電器的金屬球接觸，這時(shí)驗(yàn)電器的金屬球、金屬桿、金箔以及待檢驗(yàn)物體就是一個(gè)新的導(dǎo)體，而金屬外殼與大地又構(gòu)成了另一個(gè)導(dǎo)體，這兩個(gè)導(dǎo)體之間是彼此絕緣的，它們就是一個(gè)電容器。這時(shí)金箔（通常換成了指針）張角大小任然與待檢驗(yàn)物體的電量多少有關(guān)。我們還知道：在電容一定時(shí)，電容器上的電量多少與電容器兩導(dǎo)體間電勢(shì)差是正比關(guān)系。故而金箔張角大小就定量表示出待檢驗(yàn)物體與大地之間的電勢(shì)差大小，當(dāng)“驗(yàn)電器”被用做這種功能時(shí)就稱為靜電計(jì)，如圖所示就是靜電計(jì)?？傊?yàn)電器和靜電計(jì)結(jié)構(gòu)幾乎一樣，知識(shí)使用方法稍有不同，功能也稍有變化。驗(yàn)電器主要時(shí)判斷一個(gè)物體是否帶電，帶什么電荷，粗略比較帶電體所帶電量的多少；靜電計(jì)能較好地比較兩點(diǎn)電勢(shì)差的大小及變化情況，還可以比較帶電體電量的變化。也就是說(shuō)：靜電計(jì)一定能當(dāng)驗(yàn)電器使用，但驗(yàn)電器不一定能當(dāng)靜電計(jì)使用（因?yàn)轵?yàn)電器不需要一定是金屬外殼，驗(yàn)電器的金箔張角不如靜電計(jì)指針判斷張角大小方便）。靜電計(jì)和驗(yàn)電器都是靜電場(chǎng)中兩種常用儀器，結(jié)構(gòu)也無(wú)比相似，通常大家都不對(duì)它們進(jìn)行