為什么說靜電計(jì)是測量電勢差的儀器

沈志斌

在探究平行板電容器電容的決定的因素時(shí)，用到了靜電計(jì)。課本在附注中指出“靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上改裝而成，是一種用來測定電勢差的儀器靜電計(jì)是如何實(shí)現(xiàn)電勢差的測定呢？這個(gè)問題如果不解決，將直接影響到平行板電容器的學(xué)習(xí)效果。 一、從電容并接看電荷遷移

如圖1所示，甲電容器的電容為C₀，不帶電；乙電容器的電容為100C₀，帶電量為Q，電勢差為U。現(xiàn)將兩個(gè)電容器并接在一起，求并接后達(dá)到靜電平衡時(shí)：甲、乙電容器兩板間的電勢差；乙電容器遷移到甲電容器上的電荷量。

分析：并接后乙電容器向甲電容器充電，乙電容器上的電荷量減少，電勢差降低；甲電容器上的電荷量增加，電勢差增加；當(dāng)甲、乙電容器的電勢差相等時(shí)，即達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，電荷不再遷移。

問題解決：設(shè)此時(shí)甲、乙的容器兩板間的電勢差為

問題啟示：可見，當(dāng)一個(gè)不帶電的小電容與一個(gè)帶電的大電容并接并達(dá)到靜電平衡時(shí)，大電容上的電荷量、兩板間的電勢差變化很小，或稱為幾乎不變。

二、從靜電計(jì)的構(gòu)造分析其工作

1.靜電計(jì)的構(gòu)造

如圖2所示為靜電計(jì)的實(shí)物圖：a——金屬小球；A——金屬中心桿；b——金屬指針；D——絕緣塞；B——金屬外殼；c——接線柱（相比于驗(yàn)電器，多了個(gè)接線柱）；整個(gè)裝置固定在一個(gè)絕緣支架上。

2.靜電計(jì)本身就是一個(gè)電容器

任意兩個(gè)彼此靠近而又絕緣的導(dǎo)體都可以構(gòu)成一個(gè)電容器。靜電計(jì)本身其實(shí)就是一個(gè)電容器，金屬球（含金屬桿、指針）相當(dāng)于電容器的一個(gè)電極，金屬外殼也相當(dāng)于一個(gè)電極，它們之間是絕緣的。……