静电计测电压原理是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/29 05:06:24
静电计测电压原理是什么?
静电计测电压原理是什么?
静电计测电压原理是什么?
物理教材中提到静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差.把它的金属球跟一个导体连接,把它的金属外壳跟另一个导体连接（或同时接地）,从指针的偏转角度就可以测出两个导体间的电势差.对于其中的原理书中没有过多的解释,现结合验电器的原理作以下探讨.
验电器的是根据同种电荷相互排斥的原理制成的,让验电器的金属小球带上点,通过金属杆与金属小球相连的两个金属箔片也会带上同种电荷.同种电荷互相排斥,金属箔片就会张开一定的角度.带电小球带的电量越多,金属箔片带的电量也越多,排斥力就越大,张角也就越大.静电计根据验电器的原理,加以改造,可根据张角的大小来判断电压的大小.
如右图所示,验电器与静电计在结构上基本相同,与验电器相比,静电计上的两个金属箔其中一个固定（如右图中粗线所示）,另一个可以自由张开（作为测电压大小的指针）,在加上刻度盘,就成了静电计.与验电器张角大小的原理一致,静电计张角的大小反映的是“金属箔”带电的多少,即张角的大小由“金属箔”带电的多少决定.但静电计又如何反映出电压的大小,可结合验电器从静电感应的角度作出解释：
验电器的金属箔带电,可能是验电器本身的金属小球带电,然后传给金属箔,使其有一定的张角.若验电器本身带的电越多,则张角越大.另外如发生静电感应,也可使金属箔张角发生变化.如右图,如让一带正电小球靠近验电器的金属小球,由于静电感应,验电器的金属小球就会带上负电荷,而金属箔带上正电荷,验电器也会张开一角度.若带电小球离验电器的金属小球越近,则静电感应越强,验电器的金属小球带的负电荷与金属箔带的正电荷都会增加,金属箔的张角也就越大.
电容器的两个极板也存在着静电感应,如果两极板的距离增大,两极板的静电感应势必减弱,这样电容器B板右侧所带的正电量+Q会减少+△Q,减少的部分电量+△Q传给大地,A板左侧所带的负电荷-Q也会减少相应的-△Q,减少的部分电量-△Q只能传给静电计的金属箔,由于金属箔所带的电量增加-△Q,总电量变为-(q+△Q)这样金属箔的张角变大,对应着电容器两极板间距离增大,电容C减小,电压U变大.同理,若减小两极板的距离,极板间的静电感应将增强,电容器B板右侧的正电量会增加+△Q,增加的部分电量+△Q是从大地传给的,而A板左侧的负电荷也会增加相应的-△Q,增加的电量-△Q,只能是静电计的金属箔传给的,这样金属箔所带的电量减少-△Q,总电量变为-(q-△Q)张角将变小,对应着电容器两极板间距离减小,电容C变大,电压U减小.
对电容器所带电量的讨论：通过上面的分析可以看出,电容器间的距离发生变化时,由于B板接地,结合静电感应的变化,电容器B板上的净电量+Q会发生变化,A板上的净电量-Q也会发生变化,会相应地增加或减少△Q.对于B板△Q是在B板的右侧面上与大地之间发生转移,对于A板△Q是在A板左侧与静电计的“金属箔”上发生转移.但△Q值应该非常小（因为静电计的”金属箔”本身所能带的电量是很小的）,也就是电容器上的电量有微弱的变化,不是很显著.但这点微弱的电量变化对“金属箔”的张角的影响确是不可以忽略的.