验电器、静电计、电压表的区别
静电计和电压表的区别
静电计和电压表的区别
于兆海
【期刊名称】《数理天地：高中版》
【年(卷),期】2011(000)001
【摘要】1．静电计静电计是在验电器的基础上制成的，用它可以测量电容器两极板间的电势差．如图1所示，静电计的金属球、金属杆的指针与金属外壳是彼此绝缘的，
【总页数】2页(P31-31,30)
【作者】于兆海
【作者单位】河南省杞县高中,475200
【正文语种】中文
【中图分类】G633.7
【相关文献】
1.形似神离床同梦异——浅析静电计和验电器的区别
2.小物和小理的物理对话录(52)——验电器与静电计的区别
3.例析"静电计"与"电压表"在电路中的差异
4.浅谈验电器、静电计、电压表的区别
5.浅谈验电器和静电计的区别
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静电计和验电器的区别
浅谈验电器与静电计的差异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，多数学生并不清楚，甚至存在一些误解。
例如认为“只要把验电器的金属箔换成金属指针就变成静电计”，对“静电计为什么能测量电势差”、“静电计不能用来测量直流电路的电势差”等问题，有些老师的认识也是模棱两可，说不清楚。
为此，本文对这两种仪器的结构和用途等方面的差异作些必要的辨析。
一、构造上的差异最常用的金箔验电器，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（或铝箔）。
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，是历史上第一个验电器，是英国的W·吉伯在实验过程中制作的，也是金箔验电器，结构基本上相同。
而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。
二、工作原理及用途上的差异1．验电器原理及其用途验电器的原理：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。
如何理解“静电计”
如何理解“静电计”作者：赖晓芳来源：《江西教育·综合版》2011年第09期静电计是一种很少用的电学仪器，是高考不作要求的一种演示实验器材。
因此，对很多教师来说，静电计是“匆匆相逢不相识”的“匆匆过客”，仔细分析可知静电计既是电容器，又是验电器，同时它还是电压表。
一、静电计是一个“电容器”如图1是一个静电计构造示意图，其中①是金属球，②是金属杆，③是指针，④是金属外壳，⑤是绝胶环，⑥是绝缘底座。
我们从静电计的结构可以看出：金属杆及指针与金属外壳是相互靠近又彼此绝缘的金属导体，构成了一个电容器。
但由于正对面积小、距离大，电介质又是空气，所以静电计是一个电容很小的电容器。
指针偏转带来的变化很小，因此静电计的电容是一个不变的常数。
二、静电计是一个“验电器”当静电计接上一定电压时，金属杆和指针都带同一种电荷，它们相互排斥，指针偏转一定角度。
指针偏转角度越大，说明静电计的电荷量越大，因此静电计又是一个验电器。
那么静电计与验电器是否完全相同呢？有什么区别与联系吗？请看下面的表一：三、静电计是一个“电压表”静电计指针的偏角取决于它的带电量，而静电计的带电量与它的电压成正比。
因此，静电计指针的偏角大小就反映了它所测的电压大小。
从这种角度看静电计又是一个“电压表”。
那么静电计与电压表又有什么区别和联系呢？请看下面的对比分析表二：四、静电计的测量原理如图2所示，被测电容器a、b两板构成的平行板电容器，电量为Q，电压为U。
当静电计与之并联时有一部分电荷流向静电计，使静电计的指针发生偏转，直到电压相等时电荷停止流向静电计，这时指针偏角不变。
当静电计与被测电容器并联时，被测电容器的电量减小，电压也随之减小，静电计显示的电压要比原来没有并联静电计的电压小。
但由于静电计的电容很小，被测电容器的电量、电压的变化也很小，因此可以认为静电计显示的电压就是我们需要测量的被测电容的电压。
五、演示实验分析如果像教材中的“演示实验”那样保持b板不动，把a板左移，两板间的距离增大，a,b两板的正负电荷之间的相互作用减弱。
验电器静电计和电压表广东梅东山中学物理组王彦武验电器
验电器、静电计和电压表广东梅县东山中学物理组王彦武验电器、静电计和电压表是在高中物理电学部分学习中常用到的仪器。
而中学实验室中常用的箔片验电器和静电计结构很相似、静电计和电压表又都有测量电势差的功用，许多学生总是把它们混淆。
本文就这三种仪器的结构原理及主要功能和用途作一些探讨。
一、结构原理辨析1、验电器验电器的主要结构是一根上端带有金属球、下端悬挂两片可以张开和闭合的金属箔片的金属杆。
为了避免气流对箔片的影响，把金属杆和箔片封闭在透明的玻璃瓶中，并且金属杆和瓶之间是绝缘隔开的（如图1）。
而现在中学电学实验室最常见到的箔片验电器（如图2），与图1所示不同的是把作为封闭外壳的玻璃瓶换成了前后镶有玻璃的金属外壳。
当带电体接触或靠近金属小球时，金箔便得到或感应到同种电荷，因同种电荷相斥而张开。
金属箔片张角的大小取决于其所带电荷量的多少，与杆和外壳间电势差无关。
即便是用验电器来比较带电体电势的高低，也是通过带电体传递（或感应）给金属球和金属杆的电荷而使金属箔片张角的大小来定性判定。
并且在使用时验电器的外壳不和其它导体相连或接地，因此，无论验电器的外壳是不是金属，由金属球、金属杆和箔片构成的验电器的主要构件都可以看作一孤立导体。
2、静电计静电计由验电器改进而成。
把验电器的玻璃瓶改为金属盒（前面留一玻璃窗作观察用，后面装标有刻度的毛玻璃），金属箔片改为可绕水平轴灵活转动的金属指针，盒底部有一个可与其它导体相连或接地的接线柱，这样就成了能定量测量电势差的静电计（如图3）。
测量导体间的电势差时，将金属杆和盒上接线柱分别与导体相连，杆与盒间便出现电场，指针表面电荷因受电场力作用（金属杆上同种电荷的斥力及金属盒内壁异种电荷的引力），使指针发生偏转。
被测导体间电势差越大盒内场强越大，指针的偏角也越大。
在测量导体间的电势差或某一导体的电势时，静电计外壳必须和一导体相连或接地，所以，主要用于测量电势差的静电计实质就是一电容很小且固定（金属杆和指针与外壳正对面积很小且不变）的电容器。
验电器、静电计、电压表的区别
浅谈验电器、静电计和电压表一、验电器1、验电器的构造验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片.2、工作原理：同种电荷相互排斥电荷量越大、排斥力越大、张角越大3、验电器的主要用途：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。
二、静电计1、静电计的构造静电计是测量电势差的仪器，是验电器的基础上改造而成的.静电计也是主要由相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出.如图所示2、工作原理静电计的设计原理静电计相当于一个电容很小的电容器, 金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳相当于另一个电极，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.工作原理分析如下：将一个已充电，电量为Q的平行板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳内表面将出现负的感应电荷，从而金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷荷受到电场力的作用，或者说受到来自杆上的同种电荷排斥力及金属盒内的异种电荷的吸引力，C，由指针就要偏转，如果带电量越多，场强越强，则指针的偏角也越大。
设静电计的电容为''''U Q C =可知：'''C Q U =，当'C 不变时，静电计两极间的电势差与其带电量成正比，即'Q 增大，静电计两极板间的电势差也增大，而平行板电容器两板间的电势差与静电计两板间的电势差相等，所以静电计指针偏角的大小就表示了平行板电容器两板间电势差的大小验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥，异种电荷相吸3、应用：1、定性测量两导体的电势差（或者定性测量某导体的电势）2、可以测量直流电路中的电势差。
4、说明：Ａ 静电计的特点1、电容小—结构决定2、电容器两板间电压与静电计两板间电压相等：因电容器的金属电极与静电计的电极之间电势不相等就会有电势差，电荷就会移动，所以电容器两板间电压与静电计两板间电压相等3、被测电容器电容可认为电量不变: 因静电计的电容很小, 转移到静电计上的电量很少,可忽略，所以被测电容器两极间的电量近似认为保持不变。
静电计与电压表浅析
静电计与电压表浅析曾超一、例析“静电计”与“电压表”在电路中的差异“静电计”与“电压表”尽管构造原理及在电路中的作用差异很大，但是由于都可以用来测电路中的电压，学生往往对它们混淆不清，从而在解题中出现了各种各样的错误，尤其是“静电计”与“电压表”在同一电路中同时出现时，学生更是无所适从。
为此，笔者撰写本文，例析一下二者间的差异，还“静电计”与“电压表”一个本来面目。
静电计和电压表都是测量电势差的仪器,它们可以相互代换使用吗? 静电计的构造如图1,当金属杆和金属壳间有电势差时,杆与壳间便形成一电场,与杆活动的连接着的金属指针在电场力作用下发生偏转,从而显示出这个电势差.这个过程并没有电流通过静电计,因而杆与壳间的电势差不会因有电流通过而变化.中学实验室中的静电计多用于静电实验,静电可产生很高的电压,如几千伏甚至几万伏,所以静电计的量程设计的很高,用摩擦带电的玻璃棒或橡胶棒接触它的金属杆,指针会明显偏转,但用它测低电压如几伏或几百伏,指针几乎不动.用静电计测交流电,即便是高压交流电,由于杆与壳间电场方向变化的频率远远高于指针系统的机械固有频率,指针也是不会偏转的.总之,静电计能测高电压,不能测低电压,能测直流不能测交流.高中物理教材（人教版）在研究影响平行板电容器电容大小的因素时用到了静电计，而课本对静电计的知识介绍得又很少，为了能使学生学好这部分内容，我认为有必要对学生讲清以下几个问题：一、静电计的结构一般中学实验室常用的都是布劳恩静电计（如图1所示）。
它的结构是在一绝缘底座上装一鼓形的金属壳，壳前面是透明玻璃，后面装有带刻度的毛玻璃，在金属壳中安装一金属杆，杆与金属壳绝缘，上端为金属球，下部的水平轴上装有金属指针（可以绕水平轴灵活转动）。
二、静电计的工作原理一个静电计的电容大小由金属壳、金属杆及指针的几何尺寸和它们的相对位置决定。
因指针的转动对静电计电容的影响很小，以至于可忽略不计，因此，一个静电计一旦做好，就可以认为其电容的大小是不变的。
浅谈验电器、静电计、电压表的区别
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 电器的电荷就越多 ， 金箔张开 的
角度就越大 ， 因此根据金箔张角的大小 ， 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
功 为
＝ ｐ Ｓ ２ ＝ ５ ｏｈ ０Ｊ
（） 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 已带正电的验 电器的金属球与被检验导体相
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２０ 年第 ８ ０６ 期
物理通报
物理教学讨论
浅谈验 电器 、 电计 、第一 中学 山东 东 明 ２４０ ） ＂．０ ） １５
笔者在教学中发现 ， 部分学生到高三还 没弄清
靠近， 如果验 电器的金箔张角变大， 明被检验导体 说
：
从上面 的例题使我们进一步明确了连通器问题
的解题的方法． 只要认 真审题 ， 抓住关键 ， 就不难突
破难 关 ．
５ ０Ｊ
在 １ ０ｍ以后再提升 ５ｍ的过程中， 拉力对活塞做 的
一
３１ —
维普资讯
２０ 第 ８期 ０６年
物 理通报
３ 电压表
验电器的外壳既可以是金属 的
也可 以是 非 金 属 的 ． 电 计 的 静
外壳一定 是金属 的， 因而外壳 对电场有一 定 的屏 蔽作 用． 静
验电器与静电计的区别
在高中物理电场中,有两个形状很相似的实验仪器验电器和静电计,验电器的作用是检验带电体是否带电,而静电计的作用是测量电势差,这让许多学生产生了疑惑,这两个看似相同的实验仪器怎么会在工作时有如此大的区别,它们的工作原理又是什么?带着这样的疑问我们一起来认识它们。
一、验电器它的工作原理我们比拟好理解。
当带电体用导线与验电器联结时,金属杆便成为带电导体、金属杆、金属箔本身所组成的整体的一局部。
到达静电平衡时,金属杆和金箔将从带电体上分得同种电荷。
根据同种电荷相斥原理,金属箔将张开一定的夹角,而且金属箔上的带电越多,张开的角度就越大。
二、静电计当静电计的金属杆同带电体相连时,金属杆和金箔与导体成等势体,即具有相同的电势。
同时使金箔上带上了同种电荷,金箔的张角本是由它上面的带电量多少来决定,金箔上的带电量多,那么张角就大。
但对与静电计来说,金属瓶常接地,电势为零,当金属杆和金箔带电后,由于静电感应使金属瓶的内外表带上与金属杆及金箔几乎等量的异号电荷。
因此金属杆和金属瓶左右内壁组成了两个特殊的电容器,它们具有一定的电容,并处于并联的关系。
当静电计带电后,相当于电容器充了电,静电计内就会形成电场,如果我们把这电场看成是匀强电场,场强由此,我们可以知道在认为静电计中的电场为匀强电场的前提下,静电计金箔的张角与电势差的关系并不成正比,因此我们只能说,电势差越大张角也越大。
三、验电器与静电计的区别及联系1.从结构上看:验电器主要由金属球、金属杆和金箔三局部组成,它们成为了一个孤立导体,与外界没有接触。
而静电计的主要局部是有金属球、金属杆、金箔和金属外壳构成,金属球、金属杆和金箔连接成了一体,金属外壳与地球又连接成了一体,而这两体就组成了一个电容器,在金属壳内会产生分布不均匀的电场。
2.从原理上看:验电器的工作原理是由于金属杆和金箔中带有同种电荷,由于同种电荷相互排斥,因此是电荷之间的库仑力使金箔张开。
而验电器工作时,由于在金属杆和金属外壳上形成了异种电荷,金属外壳内就形成了电场,而金箔中的电荷正是由于受到了电场力的作用,才使金箔张角发生了变化。
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浅谈验电器、静电计和电压表
一、验电器
1、验电器的构造
验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片.
2、工作原理：同种电荷相互排斥
电荷量越大、排斥力越大、张角越大
3、验电器的主要用途：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。
二、静电计
1、静电计的构造
静电计是测量电势差的仪器，是验电器的基础上改造而成的.静电计也是主要由相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出.如图所示
2、工作原理
静电计的设计原理
静电计相当于一个电容很小的电容器, 金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳相当于另一个电极，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.
工作原理分析如下：将一个已充电，电量为Q的平行板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳内表面将出现负的感应电荷，从而金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷荷受到电场力的作用，或者说受到来自杆上的同种电荷排斥力及金属盒内的异种电荷的吸引力，
C，由指针就要偏转，如果带电量越多，场强越强，则指针的偏角也越大。
设静电计的电容为'
'''
U Q C =可知：''
'C Q U =，当'C 不变时，静电计两极间的电势差与其带电量成正比，即'Q 增大，静电计两极板间的电势差也增大，而平行板电容器两板间的电势差与静电计两板间的电势差相等，所以静电计指针偏角的大小就表示了平行板电容器两板间电势差的大小
验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥，异种电荷相吸
3、应用：1、定性测量两导体的电势差（或者定性测量某导体的电势）2、可以测量直流电路中的电势差。
4、说明：
Ａ 静电计的特点
1、电容小—结构决定
2、电容器两板间电压与静电计两板间电压相等：因电容器的金属电极与静电计的电极之间
电势不相等就会有电势差，电荷就会移动，所以电容器两板间电压与静电计两板间电压相等
3、被测电容器电容可认为电量不变: 因静电计的电容很小, 转移到静电计上的电量很少,可忽略，所以被测电容器两极间的电量近似认为保持不变。
4、静电计的电容值不变:因为静电计指针的偏转角变化对静电计的影响很小，所以指针转动过程中可近似认为静电计的电容值不变
Ｂ 既然静电计本身也是一个电容器，那么把静电计并联在直流电路中电势差不为零的两点时，静电计就会被充电，其指针就应该偏转。
但实际上在一般直流电路中，由于电压较小，使静电计所带电荷量很小，指针的偏转角度几乎觉察不出来。
静电计上的刻度一般是以静伏（静电系单位）为单位的，而1静伏=300V 。
故一般的
直流电压不能使静电计指针有明显偏转。
如果把静电计接在具有几百、几千甚至几万伏电压的直流电路中，静电计指针就会有明显偏转，也就可以用静电计来测量某两点间的电压。
例如把静电计接在感应圈的副线圈上，指针偏转角度会忽大忽小，说明感应圈输出的是不稳定的脉动电压。
三、电压表
1、电压表的构造
电压表是测量电压的一种仪器，常用电压表—伏特表符号：V ，
构造：一a 、铁芯、线圈和指针是一个整体；b 、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c 、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。
、工2、工作原理：
安培力使指针偏转，指针偏角θ的大小与电流大小成正比，所以可以反映电流I值的大小，且电流刻度是均匀的。
3、应用：测电路中电压的大小。