中文名 | 靜電驗電器 | 發(fā)明者 | 吉爾伯特 |
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古希臘人發(fā)現毛皮與琥珀摩擦之后,二者之間會互相吸引。約公元前600年(中國處于春秋時代),古希臘人泰勒斯對琥珀效應做了大量觀察,他認為摩擦使琥珀帶上磁性。
此后幾千年,電的研究沒有任何進展。直到到1600年(明朝萬歷年間),威廉·吉爾伯特出版了著作《論磁》(De Magnete),總結了自己近20年對電和磁的研究。這是一本具有現代科學精神的書籍,著重于從實驗結果論述。吉爾伯特指出,琥珀不是唯一可以經過摩擦產生靜電的物質,鉆石、藍寶石、玻璃等等,也都可以演示出同樣的電學性質,在這里,他成功地擊破了琥珀的吸引力是其內秉性質這持續(xù)了2000年的錯誤觀念。吉爾伯特把電和磁做了區(qū)分,創(chuàng)造了新的詞,電(electrica),這個詞就來自希臘語琥珀。吉爾伯特還發(fā)明了驗電器。
圖1為吉爾伯特制成的靜電驗電器,可以探測靜電電荷。當帶電物體接近金屬指針的尖端時,因為靜電感應,異性電荷會移動至指針的尖端,指針與帶電物體會互相吸引,從而使得指針轉向帶電物體。
英國科學家斯蒂芬·格雷發(fā)現銅和銀等物體容易導電,絲綢之類的物體不易導電。
驗電器,顧名思義,是驗證有沒有電的儀器。
材料: 玻璃瓶,銅絲.橡皮塞或軟木塞,塑料尺,小紙條,毛皮或羊毛頭巾。
實驗過程 :
(1)在軟木塞上鉆一個小孔。
(2)將細銅絲穿入4/5,外面留有1/5.在銅絲下段彎一個小鉤。
(3) 在銅絲下掛一個對折的紙片,小心翼翼地放入瓶內,可自由活動。驗電器就大功告成了。
(4)用塑料尺在毛皮上摩擦,使其帶電。
(5)用摩擦后的塑料尺接近銅絲。
實驗現象:瓶內的紙片會立即分開,如同使用魔法一般。
靜電現象是我們生活中常見的物理現象:脫毛衣的時候會伴有“噼啪”的聲響;冬天開車門下車的時候,很容易被車門電到;早上起來梳頭時,頭發(fā)會經常“飄”起來,越理越亂……靜電現象經常讓我們猝不及防。
1、什么是靜電現象?
靜電現象的本質是摩擦起電,這種現象更容易在干燥的環(huán)境里發(fā)生。
2、靜電的排斥力?
摩擦產生的靜電分為正電荷和負電荷,同種電荷之間會產生排斥力。
用綢子摩擦過的玻璃棒能夠吸引碎紙片等輕小物體,這是一般人都知道的摩擦起電現象。判別物體是否帶有靜電荷,學校實驗室通常是用鋁箔驗電器。將帶電的玻璃棒接觸驗電器上的小球,電荷傳到鋁箔上,由于同種電荷相斥的原理,鋁箔就張開。張開角度愈大,說明所帶電荷量愈多。如果鋁箔不張開,表明不帶電。這種驗電器雖然能判別物體是否帶有靜電荷,但不能判別所帶電荷的正負極性,而且家中一般也不具備這種儀器。
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它是用來檢驗對地電壓在1000V及以下的低壓電氣設備的,也是家庭中常用的電工安全工具。它主要由工作觸頭、降壓電阻、氖泡、彈簧等部件組成。這種驗電器它是利用電流通過驗電器、人體、大地形成回路,其漏電電流...
對擬施工或檢修設備的進出線的各相進行校驗,確認設備無電。 電壓等級合適,試驗合格,試驗期限有效。 有人監(jiān)護,帶絕緣手套,保持安全距離。 10kV及以下,用驗電器,35kV及以上,用絕緣桿。 先驗低壓后...
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頁數: 41頁
評分: 4.7
驗電器帶正電驗電器帶負電驗電器不帶電
接近:產生靜電感應。
如帶正電的物體接近不帶電的驗電器的金屬球,則由于靜電感應,驗電器金屬球處感應出負電荷,而金屬箔則由于帶正電而張開一定角度;
若驗電器原來帶正電,由于靜電感應,同種電荷相斥,金屬球的正電荷電荷量減少,金屬箔電荷量增多,張角增大;
若驗電器原來帶負電,則異種電荷相吸,金屬球電荷量增大,金屬箔電荷量可能只減少,可能先減小,然后帶正電增加,因此其張角可能只減小,可能先減小后增大。
接觸:電子轉移,帶電導體上的電子會轉移到驗電器上。移走帶電導體,驗電器金屬箔繼續(xù)張開。
驗電器在電器設備上驗電操作時應遵照電業(yè)安全工作規(guī)程進行。為保證人身安全,請根據電業(yè)安全規(guī)定要求定期作預防性試驗。
構造上的差異
最常用的金箔驗電器,它是檢驗物體是否帶電的最簡單的儀器,在玻璃瓶口處有一橡膠塞,塞中插一根金屬桿,桿的上端有一金屬球,下端懸掛一對金箔(或鋁箔)。當帶電體與金屬小球接觸時,箔片因帶同性電荷相排斥而張開。為了避免氣流的影響,金屬棒和箔片封閉在一個玻璃瓶中,棒與瓶間有絕緣材料相隔。
而靜電計是用靜電方法測量電勢差的儀器。實驗室常用的靜電計是布勞恩靜電計,它的結構是在一絕緣底座上裝一鼓形鐵殼,鐵殼的前面裝有透明玻璃,后面裝有標有刻度的毛玻璃,在金屬殼中絕緣地安裝一根金屬桿,桿的上端為金屬小球,金屬桿下部的水平軸上裝有金屬指針,可繞水平軸靈活轉動。圓筒的底部有接線柱,可用來接地或與其他導體相連。這樣,靜電計的金屬外殼與內部的金屬桿及金屬指針構成了一個特殊的電容器。
工作原理及用途上的差異
驗電器原理及其用途
驗電器的原理:當驗電器指示系統(tǒng)帶電后,由于同種電荷的排斥力使指示器發(fā)生偏轉,它是從力的角度來反映導體帶電的情況。當指示系統(tǒng)具有一定的偏轉角時,其重力矩與靜電力矩平衡。
驗電器的主要用途:檢驗物體是否帶電,比較帶電的種類以及所帶電荷量的多少等。
靜電計原理及其用途
靜電計的原理是:從上面的構造分析,我們知道靜電計本身其實就是一個電容器。金屬球、金屬桿、指針相當于電容器的一個電極,金屬外殼也相當于一個電極,它們之間是絕緣的。其電容的大小由金屬殼的幾何尺寸的大小和金屬桿及指針的長短、位置所決定。因為指針的偏轉角變化對靜電計的電容的影響很小,故在指針轉動過程中可近似認為靜電計的電容值不變。
現將一個已充電電量為Q的平板電容器與靜電計相連,此時指針和金屬桿帶正電,外殼的內表面將出現負的感應電荷,從而在金屬桿與外殼間形成電場,指針表面的電荷受到電場力的作用,或者說受到來自桿上同種電荷的排斥力及金屬盒內壁的異種電荷的吸引力,使得指針偏轉,帶電量越多,場強越強,則指針的偏角也越大。
根據Q=CU,可知當靜電計電容保持不變時,靜電計兩極間的電勢差U與其帶電量Q成正比,U越大,Q越大,指針所受電場力越大,指針張角因此就越大。由此可見,指針張角大小能定性地反映靜電計兩極間的電勢差的大小。
由于靜電計的特殊結構,使得它又具備驗電器不能替代的某些作用。它不但可以定性測量兩導體的電勢差(這點上面已有,故不重述),還可以定性測量某導體的電勢,甚至還可以測量直流電路中的電勢差。既然靜電計本身也是一個電容器,那么,把靜電計并聯在直流電路中電勢差不為零的兩點時,靜電計就會被充電,其指針就應該偏轉。但實際上在一般直流電路中,由于電壓較小,使靜電計所帶電荷量很小,指針的偏轉角度幾乎覺察不出來。靜電計上的刻度一般是以靜伏(靜電系單位)為單位的,而1靜伏=300V。故一般的直流電壓不能使靜電計指針有明顯偏轉。如果把靜電計接在具有幾百、幾千甚至幾萬伏電壓的直流電路中,靜電計指針就會有明顯偏轉,也就可以用靜電計來測量某兩點間的電壓。例如把靜電計接在感應圈的副線圈上,指針偏轉角度會忽大忽小,說明感應圈輸出的是不穩(wěn)定的脈動電壓。
由上可知,驗電器與靜電計從原理和用途上看都不能說是一回事,它們只是在結構上相似而已。
來源:高中物理視頻
編輯:WQD
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直流驗電器產品,其指示器與操作桿都應用交流驗電器的結構與工藝,所不同之處在于直流驗電器操作桿的首節(jié)絕緣桿內增設了高壓限流元件及接地引下端口。在型號區(qū)分上也較交流驗電器增設了正、負極性之分。