指针式验电器疑问解答
指针式验电器又叫静电计.在初中讲解验电器原理时,是从电荷的相互作用角度进行理解.到了高中阶段.指导学生从电容器角度理解静电计,有助于某些问题的解决.下面谈两点大家关心问题.
1.
用实验方法研究平行板电容器时,用静电计测量电容器两极板间的电势差,静电计为什么能测量两导体间的电势差呢?
如图1所示,指针式验电器(静电计)由指针A、金属外壳(圆筒)B构成.假如指针A带正电,金属圆筒的内表面带负电,指针与金属圆筒两者构成一个电容器.因指针表面积很小,指针与圆筒之间距离又很大,故这个电容器的电容很小.当指针张角变化时,由于圆筒的对称性,这个电容器的电容值可以看作不变.
当给这个电容器(静电计)加上一定的电压U,则指针上所带电量Q=CU,U越大,Q也越大,指针张角就越大,U的大小可以从指针张角大小得到反映,所以说静电计能定性地反映导体间的电势差.
2.
能否用电压表测量两带电导体(例如电容器两极板)间的电压,这是教师经常向学生提出的问题.根据电压表的结构特征,这个问题不难回答.对成绩较好,具有较强逆向思维能力的学生来说,他们还会提出另一个问题:能否用静电计测量稳恒直流电路上的电压?对这个问题、许多教师感到很难回答,有的教师则凭直觉加以否定,下面我们来讨论这个问题.
如图2所示,把静电计连接在直流电阻R2的两端,因静电计相当一个电容器,故静电计上的电压Uc=UR2,静电计上带的电荷Q=CUc=CUR2,即指针上带有一定量的正电荷.从电荷相互作用规律知,指针应该张开.当UR2变化时,Q也发生变化,指针张角也相应发生变比,所以从理想情况讲,静电计可以定性反映直流电路上电压的大小.
但是由于静电计的电容很小,当不太高的直流电压(