验电器、静电计、电压表在物理实验研究中的重要作用.doc

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1、验电器、静电计、电压表在物理实验研究中的重要作用1.验电器金属箔的张角与哪些因素有关【实验1】取两个完全相同的带有绝缘柄的金属小球A和B，相互接触后，用起电机给它们带电，这样A、B就带有等量同种电荷了，先使A与验电器金属球接触可观察到金属箔张开一角度，如图1所示，再把B球与验电器金属外壳（与地绝缘）接触，可观察到金属箔立即下垂并闭合，如图2所示，如果使A，B带等量异种电荷，即把A、B两金属小球分别与起电机上的两个金属小球接触带电，且A，B同时离开起电机，就可使A、B带等量异种电荷，重做上述实验，金属箔不仅不下垂，反

2、而张角变大，如图3所示．上述实验现象说明，验电器中金属箔是否张开，以及张角大小，除了与金属箔是否带电及带电多少有关外，还与金属杆与外壳之间电势差的大小有关，电势差越大，张角越大，电势差越小张角越小．2.验电器的主要作用（1）检验导体是否带电，将被检验导体与验电器的金属球直接接触或用导线将二者相连，观察验电器金箔是否张开，即可判断导体是否带电，也可让被检验导体不与验电器接触而只靠近其金属球，如果导体是带电的由于静电感应也会使验电器的金属球和金箔上分别感应出异种电荷而使金箔张开．（2）检验导体所带电性：让已经带上正电的

3、验电器的金属球与被检验导体相靠近，如果验电器的金箔张角变大，说明被检验导体带正电，这是由于同性电荷相斥，使验电器金属球上的电荷向金箔转移而使其张角变大，如果验电器的金箔张角变小，说明被检验导体带负电或者不带电，这是由于异性电荷相吸，使金箔上的正电荷向金属球转移而使张角变小，在这种情况下，可让被检验导体靠近已知带上负电的验电器的金属球，若金箔张角变大，可确认被检验导体必带负电．（3）比较不同导体的电势高低：将同一个原来不带电的验电器的金属球分别与带正电的导体A和B先后连接观察金箔张角的大小，张角大时则所连导体的电势高

4、，若两导体均带负电，则张角大时所连导体的电势低，这是因为，带电体传给验电器的电量的多少，其实并不决定带电体所带电量的多少，而是决定于开始未连接时带电体和验电器之间的电势差，开始时验电器不带电我们可以规定它的电势为零，验电器的金属球、金属杆虽然是孤立的导体，但也有确定的电容（当然非常小），当用导线将带电体和金属球连接后，带电体的电荷流向验电器，使验电器的电势逐渐升高（或降低），直到验电器与所连导体的电势相等时，电荷停止流动，显然带电体电势的绝对值越大，传给验电器的电量就越多，金箔张开的角度就越大，因此根据金箔张角的大

5、小，可以定性地比较不同带电体电势的高低，但带电体的电势高，并不等于所带电量多，因此我们不能根据金箔张角的大小来比较不同带电体所带电量的多少，至多可用来比较同一带电导体在哪一次带电量较多．3.静电计为什么可测出带电体的电势和电势差呢？通过实验1我们可以知道，验电器金属箔是否张开，以及张角大小，是由金属杆与外壳之间的电势差决定的，如果把验电器的两个金属箔换成一个固定金属片和一个灵活转动的指针，根据所加电势差和指针偏转角度的大小进行刻度，这样指针每偏转一个角度就表示出金属杆与外壳之间的电势差，这就成为一个可测量电势差的静

6、电计了．4.静电计的主要作用【实验2】测定平行金属板之间的电势差的实验装置如图4所示，将A、B两块带有等量异种电荷的金属板分别与静电计的金属球及外壳接线柱相连，静电计指针偏转，示数即为平行金属板间的电势差，如果像图1那样连接，这时B板与静电计外壳都接地，它们与大地电势相等，A板与大地的电势差也就等于A板与B板的电势差．【实验3】测定带电体的电势的实验装置如图5所示，将静电计的金属球与带电体C用导线连接上静电计外壳接地，静电计指针偏转示数即表示带电体与大地的电势差，这个差值就是带电体C的电势．静电计也称为指针式验电器

7、这说明它完全具备验电器的各种作用．由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用．（1）定量测量两导体的电势差．将静电计的金属球和金属外壳分别与被测量的导体用导线连接，例如分别与平等板电容器的正负极板相连，当电荷停止移动后静电计的金属杆与外壳之间的电势差跟平行板电容器两极板间的电势差相等，由于静电计也是一个电容器其指针所带电量跟指针和外壳间的电势差成正比，电势差越大，指针带电量越多，张开的角度越大，所以根据指针所指刻度，可以定量地知道指针与外壳间的电势差，也就知道平等板电容器两极板间的电势差，由于静电计

8、的电容量很小，所获得的电量与平行板电容器原来所带电量相比较可以忽略不计，故可认为测量前后平行板电容器所带电量基本不变，两极电势差也基本不变．（2）定量测量某导体的电势．把静电计的外壳接地，金属球和被测导体相连，那么金属指针所指刻度就表示导体和地之间的电势差，取大地电势为零，此读数则可表示该导体的电势．（3）测量直流电路中的电势差．既然静电计本身也是一个电容器