📜  验电器

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:38.067000             🧑  作者: Mango

验电器

大约在公元前 600 年,希腊米利都的泰勒斯 (Thales) 发现了用羊毛或丝布摩擦过的琥珀能够吸引轻物这一事实。 Electricity这个词来自希腊语Electron,意思是琥珀。众所周知,许多类似的材料对会吸引轻的东西,例如稻草、髓球和纸片,当它们摩擦在一起时会在它们之间产生吸引力。人类通过以下活动在家中获得类似的效果。应剪下细长的白纸条并轻轻熨烫。让他们靠近电视或电脑显示器。观察到条带被屏幕吸引。事实上,它在很长一段时间内都粘在电视上。

电荷

当两根玻璃棒用一块羊毛或丝布摩擦并靠在一起时,它们之间会观察到排斥力。用于摩擦棒的两股羊毛或两块丝布片也相互排斥。另一方面,玻璃棒和羊毛相互吸引。用猫毛刷过的两根塑料棒相互排斥,但会吸引猫毛。另一方面,塑料棒吸引玻璃棒并排斥用于摩擦玻璃棒的丝绸或羊毛。毛皮被玻璃棒排斥。

经过几位专家的多次严格检验,确定了一种叫做电荷的实体只有两种。电气化过程发生在玻璃或塑料棒、丝绸、毛皮和髓球的主体上。摩擦会产生电荷。根据对髓球的研究,带电有两种:同电荷相互排斥,异电荷相互吸引。调查还表明,当棒和髓球接触时,电荷从棒转移到髓球。髓球应该通过接触带电或充电。电荷的极性是区分这两种电荷的特征。

当用丝绸摩擦玻璃棒时,棒会接收一种电荷,而丝绸会接收另一种电荷。这适用于任何一对摩擦在一起的带电物品。当带电的玻璃棒与它摩擦过的丝绸接触时,它不再吸引它。它们不会像通电时那样吸引或排斥其他轻的东西。结果,当带电体接触时,摩擦过程中获得的电荷消失了。

物品累积的相反电荷的效果被中和或无效。结果,美国科学家本杰明富兰克林将这些电荷标记为电荷和电荷。

验电器

测试电荷的移动由库仑静电力触发,该静电力由验电器测量。验电器经常用作基本电压表,因为物体的静电荷与其电容成正比。验电器观察到的足够大的电荷浓度需要大量的伏特。

因此,验电器经常与静电和静电设备等高压源一起使用。静电计是用于测量定量静电荷的仪器。

验电器的工作

验电器由两片薄金箔组成,它们连接到盒子中的垂直金属棒的底端。当带电的小工具与杆顶部的金属旋钮接触时,电荷会转移到叶子上,导致它们发散。电荷量由发散程度表示。

  1. 验电器金属中的电子在电荷之间具有吸引力,当电荷为正时,电子从叶子中向上传播。因此,叶子会获得短暂的正电荷,并且由于相同的电荷相互排斥,因此叶子会分开。当电荷释放时,电子返回到它们的正常位置,叶子放松。
  2. 当电荷为负时,验电器金属中的电子相互排斥并向底部叶片迁移。因此,叶子会暂时带上负电荷,并且由于相同的电荷相互排斥,叶子会再次分离。然后,当电荷被撤回时,电子会返回到它们的正常位置,并且叶子会放松。

一旦带电体被移除,电子在这两种情况下都会返回到它们的原始状态。此外,验电器无法确定电荷是正电荷还是负电荷。它只能检测到它在身体中的存在。

验电器的类型

以下是两种最常见的验电器,它们是:

  • 髓球验电器:英国物理学家兼校长约翰·坎顿于 1754 年设计了它。它由一个或两个不导电的小球组成,这些小球用丝绸或亚麻线悬挂在封闭支架的钩子上。将物品靠近未充电的髓球,以确定其上是否存在电荷。如果测试材料的电荷为正,则分子中的电子或负电荷将被拉向它。它们转移到最接近材料分子的一侧。另一方面,带正电荷的分子,即原子核,排斥并偏离物质。通过使用髓球验电器,这种方法可用于研究材料上是否存在静电荷。

髓球验电器

  • 金叶验电器:它是由英国科学家亚伯拉罕班纳特于 1787 年开发的,作为比髓球验电器更灵敏的设备。金箔验电器用于检测和分类存在于体内的电荷。它基于静电感应和排斥理论。它由一根黄铜棒制成,一端有两片细长的金叶,另一端有金属圆盘。两片薄薄的叶子以及一种导电材料,彼此平行并彼此靠近悬挂。将棒插入圆柱形玻璃罐中,让金叶留在里面,而圆盘留在外面。金箔验电器内插入少量CaCl 2以保持罐内空气干燥,下部由锡箔制成。叶子没有坚固性,胆怯地垂下,因为它们脆弱而敏感。当它们充电时,它们分开并形成一个角度,其充电电压取决于对叶子的冲击量。这个验电器上显示的是电位,而不是电荷。也可以通过观察分离角来测量电压。

金箔验电器

验电器的用途

验电器可用于以下目的,

  • 其目的是检测静电荷。
  • 验电器可用于确定电荷的性质。
  • 验电器可用于比较两种不同电荷的大小。

导体和绝缘体

有些材料很容易使电流通过它们,而另一些则不能。导体是允许电流自由流过它们的材料。它们在材料内部具有相对自由移动的电荷(电子)。导体包括金属、人体和动物的身体,以及大地本身。大多数非金属,如玻璃、瓷器、塑料、尼龙和木材,对通过它们的电流具有很高的电阻,称为绝缘体。

导体和绝缘体之间的区别是:

Conductor

Insulator

  • Materials that allow electricity or heat to move through it.
  • Materials that do not allow heat and electricity to move through it.
  • Some examples of a conductor are silver, aluminum, and iron.
  • Some examples of an insulator are plastic, dry paper, dry wood, and rubber.
  • Electron particles freely within the conductor.
  • Electron particles do not move freely within the insulator.

感应充电

感应充电是一种充电方法,其中一个物体在不实际接触另一个带电物体的情况下充电。带电粒子被保持在不带电的导电材料附近,该导电材料在通过感应过程充电期间接地在中性带电材料上。当电荷在两个物体之间流动时,不带电的导电材料会产生与带电物体极性相反的电荷。

示例问题

问题1:取两个质量完全相同的金属球。一个被赋予正电荷q库仑,另一个被赋予相等的负电荷。它们充电后的质量是否相等?解释。

解决方案:

问题2:6×10 -6 C 的正电荷距离第二个4×10 -6 C 的正电荷0.040 m。计算电荷之间的力。

解决方案:

问题3:验电器是什么?

解决方案:

问题 4:解释验电器的工作原理?

解决方案:

问题 5:线密度为 λ 的均匀线电荷位于 y 轴上。多少通量穿过以 r = R 为原点的球面。

解决方案: