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電荷量以及電壓的測定4-1


電荷量以及電壓的測定
1. 概要

 

兩個(gè)相異的物體相互摩擦就會(huì)產(chǎn)生靜電,這一現(xiàn)象現(xiàn)在是眾所周知的了。一般而言,物體表面的接觸分離、變形、離子的附著、放射性光線照射、變異、化學(xué)變化等都會(huì)產(chǎn)生靜電。靜電由于所產(chǎn)生的吸附作用力、靜電誘導(dǎo)以及放電等現(xiàn)象,一直以來都被認(rèn)為是引發(fā)故障及事故的原因。你的產(chǎn)生現(xiàn)象和測定手段的關(guān)系如(圖1)所示。靜電帶電并不等于靜電的產(chǎn)生,而是靜電的產(chǎn)生與泄漏的不平衡狀態(tài)的表現(xiàn)方法。而對(duì)于這種帶電以及電荷泄露存在存在著各種各樣的測定手段,通過帶電電量的測定和由電荷而產(chǎn)生的表面電壓的測定,就可以知道物體帶電性。另外要明確電荷的泄漏,可以通過電荷衰減測定及作為其標(biāo)識(shí)的店主測定這種手段。靜電帶電的電性測定與普通的電測定相比較為困難。列舉以下幾點(diǎn)則可說明其中的原因:


  • 由于靜電的電壓高、電流微弱,一半的測量器無法計(jì)量;
  • 電荷呈空間分布的情況多。

因此、各種各樣的靜電特有的測定方法得到開發(fā)并投入實(shí)際應(yīng)用之中。


 

 


2.電荷量的測定

 

2.1電荷量測定的基本方法

 

靜電的測定首先要進(jìn)行的是帶電電荷量的測定。帶電電荷量的測定,其中最為基礎(chǔ)的方法時(shí)法拉第桶測定法。如(圖2)所示,為法拉第桶的構(gòu)成,裝置是由絕緣的兩個(gè)容器構(gòu)成,外部接地的容器吧內(nèi)部的容器完全包裹起來開,使之與外界的靜電隔絕開來,吧電荷量為Q的物體放入內(nèi)部容器當(dāng)中,內(nèi)部容器就會(huì)帶電,產(chǎn)生電位差,由零電壓變?yōu)閹電壓的狀態(tài),這個(gè)電壓V是由電壓計(jì)測定出來,由以下式子可得到電荷量Q【C】:

Q=C*V…………(1)

式子(1)是靜電現(xiàn)象中最為基本的關(guān)系式。C【F】為容器之間的經(jīng)典電容。

 


 

 

2.2法拉第桶的應(yīng)用

 

處于靜止?fàn)顟B(tài)的液體、固體、粉體等的電荷如圖2所示,可由法拉第桶測定出來,更進(jìn)一步、流動(dòng)的氣體、液體、粉體等的情況,只要把金屬容器改換成金屬網(wǎng)則亦可對(duì)其進(jìn)行測定。特別是粉體的測定有不少有效的方法。如(圖3)所示的吸引式法拉第桶最為常用。這個(gè)法拉第桶的吸附口的內(nèi)容設(shè)有過濾器,能把粉體和空氣一起吸入,過濾器負(fù)責(zé)捕捉粉體并測定其上所帶有的電荷量。

 

另外,體積大小差異的兩種粉體相互摩擦后所處于的帶電狀態(tài)的電荷量測定則可由(圖4)所示的改進(jìn)過的法拉第桶形式的裝置進(jìn)行測定,這種裝置的后部設(shè)有金屬網(wǎng),把帶電的兩種大小不一的粉體放入容器內(nèi)測定它們所帶的電荷量后,再通過壓縮氣體把小粉體由一端吹出容器,所留下來的大粒徑的粉體由于剛才的摩擦作用而帶上了相應(yīng)的電量,此時(shí)只要測定大粒徑粉體所帶的電量,則可算出兩種大小不同的粉體的電荷量了。


 

 

2.3電荷量測定的注意要點(diǎn):

 

法拉第桶的內(nèi)部容器的電位測定時(shí),由于容器為導(dǎo)體,可以使用靜電用電壓計(jì)這類設(shè)備進(jìn)行測試。但亦可如(圖5)所示,使用經(jīng)濟(jì)簡易的表面電位計(jì)來進(jìn)行測定。

法拉第桶的測定法雖然是較為操作簡單、優(yōu)秀的電荷量測定方法,但是需要注意以下幾點(diǎn):


  • 由于帶電體需要完全包裹,在使用范圍上受到限制;
  • 測定所得到的電量值,若是在正負(fù)電荷同時(shí)存在的情況時(shí),所顯示的數(shù)據(jù)則為正負(fù)電荷的差,因此正負(fù)電荷易混在一起的靜電帶電情況要注意說明;
  • 若放入內(nèi)部容器的物體的電量過大的話,會(huì)使內(nèi)部容器的電位過高,引起內(nèi)部向外部放電,式數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。在這種情況下,可以增大內(nèi)外容器之間的電容,使內(nèi)部容器的電壓下降;
  • 及時(shí)內(nèi)部容器完全密封,亦需要注意容器的放電;
  • 把電壓測定器的放電端與記錄器連接,記錄下準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),即使由放電等所造成的異常也可有跡可尋。

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