验电器与静电计。
为了判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少,从十八世纪起人们经常使用一种叫做验电器的简单装置。
玻璃瓶内有两片金属薄片,用金属丝挂在一根导体棒的下端,棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出。
验电器不带电池,金属薄片闭合。
验电器带电时,两个金属薄片因带同种电荷而张开。
当带电物体靠近金属丝上端时,由于电感应,金属丝上端带上与带电体一号的电荷,金属薄片上会感应出与带电体同号的电荷,金属薄片张开。
当带电导体接触金属丝上端时,验电器的金属丝和金属薄片都会带上与带电体同号的电荷,金属薄片张开。
如果把验电器的金属脖换成指针,并用金属做外壳,这样的验电器叫静电计,又叫电视叉记或指针验电器。
当a带电时,电荷主要分布在a、b、c和d四个尖端部位,其中c和d两个部分所带电荷因磁力作用使指针受到一个使它张开的电力矩l1的作用。
由于指针的重心略在旋转轴的下方,当l1使指针张开后,指针的重力便产生一个使指针复位的重力矩l2。
随着指针的偏转,l1逐渐减小,而l2逐渐增大。
当l1与l2相等时,指针停在某一位置,指针的张角为二法。
当a所带电量q较大时,c和d所带电量也较大,l1就较大,所以二法也就大。
二法的大小能表示q的大小,这就是静电器可以当做验电器使用的道理。
由于静电器结构的对称性,可以粗略的认为臂上的电荷对指针的作用力不产生使指针转动的力距。
指针的张角主要由c和d所带电量决定构成。
静电器的指针a和外壳b组成一个电容器,a所带电量q和a、b间电压差u之间的关系是q等于c乘u,c不变,u越大则q越大。
静电剂的指针张角α也就越大,所以α的大小反映出u的大小,这就是静电剂用来测量电压差的道理。