浅谈验电器与静电计的差异

陕西省咸阳市彬县范公中学

田军战713500

验电器和静电计是研究静电场特性的两种重要实验仪器，但对这两种仪器在结构和作用方面的异同，我们的老师和学生并不都是非常的清楚，为了让我们所有的老师和学生对验电器和静电计弄清楚，本文从静电计的结构、功能上的差异作些必要的辨析。

我们看这样几道例题.

例题1：在研究平行板电容器电容的实验中，电容器的A、B两板带有等量的异种电荷，A板与静电计相连，如图所示，实验中可能观察到的现象是（   ）

A 增大A、B板间的距离，顶点集指针张角变小

B 减小A、B板间的距离，静电计指针张角变小

C 把B板向上平移，减小A、B板的正对面积，静电计指针张角变小

D在A、B板间放入一电介质板，静电计指针张角变小

解析：由C=  知，增大极板距离d可知，C减小，由U=Q/C知，U增大，故指针张角变大；A错误，B正确；B板上移，S减小，电容C减小，U增大，故C错误；加入介质C增大，U减小，故D正确。

例题2一个验电器放在绝缘平台上，它的金属外壳用一根金属线接地．把一根用丝绸摩擦过的玻璃棒与验电器的金属小球接触，看到它的指针张开，说明已经带上电，如图所示．现进行下述三项操作：①首先把验电器外壳的接地线撤去，②用手指摸一下验电器的金属小球，③把手指从金属小球上移开．下面关于最后结果的说法中正确的是

A．验电器指针合拢，说明验电器的金属杆没有带电

B．验电器指针张开一定角度，金属杆带有正电

C．验电器指针张开一定角度，金属杆带有负电

D．验电器指针合拢，但不能说明金属杆不带电

答案：B

解析： 开始时验电器指针张开，说明它已带电，而且带的是与玻璃棒上的电荷相同，即正电荷，由于金属外壳接地，将发生静电感应，金属外壳的内表面已带上负电，而金属外壳的其他部分都不带电．撤去地线，即把金属外壳与地的联系切断，内表面的负电荷将没有去路，这时用手指热电厂一下验电器的金属杆上端的小球，即把金属杆(包括下面的指针)与地相连，这时它将受金属外壳上的负电荷的影响而发生静电感应，近端(包括金属杆及杆上的指针)将带上与外壳上电荷相反的正电荷，移开手指后，验电器指针将因为金属杆带有正电而张开一定角度。

例题3. 下列关于验电器的有关说法正确的是（    ）

A. 将带负电的硬橡胶棒与验电器小球接近时，金属箔上质子被吸引从而转移到小球上

B. 将带负电的硬橡胶棒与验电器小球接近时，小球上电子被排斥从而转移到金属箔

C. 将带负电的硬橡胶棒与原不带电的验电器小球接触，验电器的金属箔因带负电而张开

D. 将带负电的硬橡胶棒与原不带电的验电器小球接近，验电器的金属箔因带负电而张开

答案： B、C、D

解析：同种电荷相排斥，异种电荷相吸引。当带负电的硬橡胶棒靠近验电器小球时，其中电子受到排斥力作用而向金属箔转移。此时金属小球失去电子带正电，金属箔得到电子带负电。由于金属箔的两片带同种电荷互相排斥而张开。若金属箔带电荷量越多，则排斥力越大，其张角越大。

当带负电的硬橡胶棒接触验电器小球时，在接触前的靠近过程中同样会引起金属小球中的电子向金属箔转移，只是接触后硬橡胶棒上的负电子向金属小球再发生转移。在固体的起电现象中，能转移的电荷只有电子，质子不能自由移动。

从以上几道例题来看，验电器和静电计是有一定的区别的，下面我从一下两方面对他们进行区别！

第一从构造上的差异

最常用的静电计是用静电方法测量电势差的仪器。实验室常用的静电计是布劳恩静电计，如图1c所示。它的结构是在一绝缘底座上装一鼓形铁壳，铁壳的前面装有透明玻璃，后面装有标有刻度的毛玻璃，在金属壳中绝缘地安装一根金属杆，杆的上端为金属小球，金属杆下部的水平轴上装有金属指针，可绕水平轴灵活转动。圆筒的底部有接线柱，可用来接地或与其他导体相连。这样，静电计的金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器。

而验电器，它是检验物体是否带电的最简单的仪器，构造如图1a所示。在玻璃瓶口处有一橡胶塞，塞中插一根金属杆，杆的上端有一金属球，下端悬挂一对金箔。当带电体与金属小球接触时，箔片因带同性电荷相排斥而张开。为了避免气流的影响，金属棒和箔片封闭在一个玻璃瓶中，棒与瓶间有绝缘材料相隔。高中物理课本上介绍的验电器如图1b，

第二原理及其用途的差异

当验电器指示系统带电后，由于同种电荷的排斥力使指示器发生偏转，它是从力的角度来反映导体带电的情况。当指示系统具有一定的偏转角时，其重力矩与静电力矩平衡。检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。

静电计的原理是：我们知道静电计本身其实就是一个电容器。金属球、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。其电容的大小由金属壳的几何尺寸的大小和金属杆及指针的长短、位置所决定。因为指针的偏转角变化对静电计的电容的影响很小，故在指针转动过程中可近似认为静电计的电容值不变。用来测量电容器电压

从以上的两方面来看，验电器和静电计区别很大，所以我们在以后的教育教学不但要给学生区分验电器与静电计，而且要从功能上区分，更要从原理上来区分，让我们的学生更好的理解验电器和静电计。