河北箱变电器

　　静电计和验电器都是研究静电场的仪器。它们结构相似，这使很多同学不清楚它们的异同，甚至有同学误以为“只要把验电器上的金属箔片换成金属指针就变成了静电计”。本文对这两种仪器在结构、工作原理和作用三方面作比较。
　　1. 结构不同
　　如图1为静电计，图2为验电器。两者外观的确很相似，但它们却存在着本质上的差别。

    图1    图2
　　静电计中金属杆下部的水平轴上装有金属指针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部悬挂着两片金箔。
　　静电计的外壳是金属的，金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个的电容器，它在静电计工作时起着重要的作用。而验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作的。
　　2. 工作原理不同
　　静电计的金属杆、金属指针与金属外壳构成了电容基本不变的电容器。金属杆与指针带电时，金属外壳的内壁上会感应出异种电荷，使金属指针不仅受到金属杆所带的同种电荷的斥力作用，还受到外壳内壁上的异种感应电荷的引力作用（此时外壳接地），指针所受作用力的大小决定于壳内空间的电场强度的大小，而电场强度决定于金属杆与金属外壳之间的电势差，因此指针张角的大小由金属杆与外壳间的电势差决定。
　　验电器的外壳用玻璃制作，当壳内金箔带电时，在玻璃外壳上不会出现感应电荷，至多在内外表面上形成极微量的极化电荷，其影响可以忽略不计，所以玻璃外壳与内部金属不能构成电容器。金属球和金属杆可看作是孤立的导体，金箔张角的大小只决定于金属球、金属杆带电荷量的多少，与金属杆跟外壳之间的电势差无关。而且玻璃外壳不是一个等势体，其内外表面及表面上各点电势并不相等。这是验电器和静电计之间的主要差别。
　　3. 作用不同
　　静电计也称作指针式验电器，这说明它具备验电器的各种作用。由于静电计的结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。
　　（1）定量测量两导体间的电势差。
　　将静电计的金属球和金属外壳分别用导线与被测量的两个导体连接，当电荷停止移动后，静电计的金属杆与外壳之间的电势差等于被测量的两个导体间的电势差。
　　（2）定量测量某导体的电势。
　　把静电计的外壳接地，金属球和被测导体相连，那么金属指针所指刻度就表示该导体和大地之间的电势差。取大地电势为零，此读数即表示该导体的电势。
　　验电器的主要作用有：
　　（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金属球接触而只是靠近金属球，如果导体带电，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。
　　让已经带上正电的验电器的金属球与被检验导体相靠近，如果验电器的金箔张角变大，说明被检验导体带正电，这是由于同性电荷相斥，使验电器金属球上的电荷向金箔转移而使金箔张角变大。如果金箔张角变小，说明被检验导体带负电或者不带电，这是由于异性电荷相吸，使金箔上的正电荷向金属球转移而使金箔张角变小。在这种情况下，可再让被检验导体靠近已经带上负电的验电器的金属球，若金箔张角变大，则可确认被检验导体带负电。