静电计是测量仪器
来源: | 作者:proc22dfc | 发布时间: 2020-09-16 | 71 次浏览 | 分享到:
课本在附注中指 出“静 电 计是在验电器 的基础上改装而成 ,是一种用 来测定 电势差 的仪器 ”.静 电计是如何 完成 电势差的测定 呢?这个 问题假如不处理 ,将 直接影响到平行板电容器 的学习效果. 一 、 从电容并接看 电荷搬迁 如 图 1所 示 ,甲 电容 器 的 电容 为 C0,不 带电;乙电容器的电容为 100C0,带电量为 Q,电势 差为 现将 两个 电容 器 并接在 一 ■ : ]互皇窒墨 ]互皇空墨 五 分析 :并接后 乙电容器 向甲电容器充电 , 乙电容器上的电荷量削减 ,电势差下降 ;甲电 容器上的电荷量添加 ,电势差添加 ;当甲、乙 电容器的电势差相等时,即达到静 电平 衡状 态 ,电荷不再搬迁. 问题处理 :设此刻 甲、乙的容器两板间的 电势差为 . 由电荷守恒定律 Q=( +IOOCo)U =IOOC0U 甲、乙电容器两板间的电势差为 =面IOOU=0 . 99 ‘ 乙电容器搬迁到甲电容器上的电荷量为 q=CoU'=0.99COU =O . 99 0 Q=0 . OlQ 问题启示 :可见 ,当一个不带 电的小电容 与一个带 电的大 电容并接并 达到静 电平衡 时,大电容上的电荷量、两板间的电势差变化 很小 ,或称为简直不变. 二、从静 电计 的构 造分 析 其 作业 原 理 1.静 电计 的构造 如图2所示为静电计的实物图:口——金 属小球 ;A——金 属 中心杆 ;6——金属指 针 ; D——绝缘塞 ;B——金属外壳 ;c——接线柱 (相比于验 电器 ,多了个接线柱 );整个 设备 固定在一个绝缘支架上. 图 2 2.静电计自身便是一个电容器 恣意两个互相接近而又绝缘的导体都可 以构成一个电容器.静 电计自身其实便是一 个电容器,金属球(含金属杆、指针)相当于 电容器的一个 电极 ,金属外壳也相 当于一个 电极,它们之间是绝缘的.其电容的巨细由金 属壳的几何尺寸的巨细和金属杆及指针的长 短、方位所决议.由于指针的偏转角变化对静 电计的电容的影 响很小 ,故在指针滚动 过程 中可近似以为静电计的电容值不变. 3.用静 电计定性测 量平行板 电容器 的 ,——◆ Ne ∥nivers/tyE ,E~aminatio —-_,镯函豳 图 3 在探求影响平行板电容器 的电容因素实 验 中,将平行板电容器与静电计并接 ,上图分 别呈现 了试验的实物图,原理图和电路图,原 理 图中有两处接地符号 ,其意义表示将平行 板 电容器的一个极板和静 电计的外壳接线柱 相接.本试验中,平行板电容器的电容远大于 静电计 的电容 ,并接过程 中,从平行板 电容器 上搬迁到 静 电计上 的电荷量 极小 (如 上述 “从电容并接看电荷搬迁”),可以近似以为 平行板电容器电量不变. 静 电计指针 的张角取决 于其 电荷 量 q, 据 q=CU,可 以以为静 电计电容不 随张角而 改动 ,那么 ,其 电荷量与 电势差成正 比,又 由 于静 电平衡时静电计两极板上 的电势差与平 行板 电容器相等 ,因此静 电计指针的张角取 决于平行板 电容器两极板上 的电势差.当静 电计指针张角变大时 ,阐明平行 板电容器的 电势差变大,反之则变小.这样就完成 了用静 电计定性丈量电势差 的功能. 三 、从 一 个 高考题 看 理 解 能 力的 考查 涉及静电计、
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