第三节 静电演示实验

     静电现象是电学的基础，中学物理电学教学都是从静电开始的。我们必须对静电有较充分的认识，通过实验加深这种认识。但是静电实验一般都很难做。因此，必须研究静电的特点，掌握实验的关键，确保演示实验的成功。

一、研究目的
     1、 掌握几个基本静电实验的操作技术和演示方法
     2、 掌握静电仪器的使用方法
     3、 分析研究静电实验成败的关键以及注意事项
     4、 了解验电器的结构原理和使用方法

二、实验说明
     静电实验是比较难做的，对于一般的绝缘材料来说，在做静电实验时就成了导电材料。所以，要做好静电实验，关键在于静电仪器绝缘体的绝缘性能要好，防止快速漏电。

三、实验仪器与器材
     验电器，静电计，平行板电容器，丝绸，毛皮，干燥的纸，有机玻璃，塑料，橡胶棒，介质板等。

四、仪器的构造原理及使用方法
     静电演示实验中常用能够仪器有验电器和静电计。在高中物理选修3-1第一章第七节中，研究平行板电容器的电容时，用到了静电计，不少学生以及部分教师认为静电计就是验电器。为了帮助师生进一步了解二者的区别，从结构原理和使用方法等方面对两种仪器做简单介绍。
1、结构方面
     如图所示，左侧为静电计，右侧为验电器。两者外观的确很相似，但它们却存在着本质上的差别。

     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。静电计的外壳一定是金属的，金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器，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、工作原理方面
     静电计的工作原理：静电计中的金属杆和指针与金属外壳之间绝缘，相当于电容器的两个电极，静电计的金属外壳与内部金属杆及指针构成了一个特殊的电容器，其电容的大小基本不变。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。
     验电器的工作原理：当位于验电器金属杆上端的金属球带电后，电荷将沿金属杆移动到箔片，箔片因受同种电荷的排斥力而张开，它是从力的角度来反映导体带电情况的。当箔片具有一定的偏转角而静止时，其重力矩与静电力矩平衡。

3、 用途方面
     验电器的主要作用有：检验导体是否带电；检验导体所带电性。静电计也称作指针式验电器，这说明它完全具备验电器的各种作用。由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。静电计的特殊作用有:定量测量两导体间的电势差；定量测量某导体的电势。