“用静电计测量平行板电容器电容与哪些因素有关”的实验分析

静电计是高中物理静电实验中常用的且非常重要的仪器,它在教材"电容器电容"一节中出现,用静电计测量已经充电的平行板电容器两极板间的电势差U,研究影响平行板电容器电容大小的因素.但是在课堂教学中,上述实验的演示效果时好时坏,主要表现在静电计指针的偏转角θ变化时大时小.为什么演示效果不稳定?怎样才能达到让人满意的实验效果呢?我们试作讨论.     

对一道静电计相关易错题的深入分析

1问题的引出【题目】如图1所示,电源电压为200V,两个电容器C1,C2完全相同,静电计读数U和电压表读数U′,以下结果正确的是A.U=100V,U′=100VB.U=0,U′=200VC.U=200V,U′=0D.U=100V,U′=0图1错解:许多学生(甚至教师)认为电压表和静电计都是测量电压的仪器,两者的读数应相同,错选选项A.静电计是研究     

静电计检定标准装置的建立

静电计是直接用于测量微小电流、电压和电荷（有的还具有测高阻的功能）的仪器，进V1或国产的不同类型、不同级别的静电计使用广泛。目前没有直接校准／检定静电计的计量标准，过去是靠现有的有关计量标准进行间接校准／检定，不确定度较大，只能开展不确定度为10^-2的静电计校准／检定工作，不能满足计量传递要求。静电计检定标准装置的建立，解决了静电计的量值传递问题。     

由一道高考题引出对静电计工作原理的探讨

由2008年高考宁夏卷第21题的分析,引出了对静电计工作原理的探讨,并从函数的角度解释了静电 计指针刻度为何收敛     

验电器与静电计

我们在静电实验中通常要用到验电器和静电计，由于外形和结构上的相似，很容易使人混淆其用途和特点，现对其进行简单的比较．     

例析静电计使用问题

静电计是物理静电学中常用的仪器.静电计在普通高中物理教材"电容器电容"这一节中出现,并在注释栏中作了如下介绍:静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差.把它的金属球跟一个导体连接,把它的金属外壳跟另一个导体连接(或同时接地),从指针的偏转角度可以测出两个导体间的电势差.对静电计的使用,许多学生和教师都存在诸多问题,现通过两个实例加以说明.     

两个静电实验成功的技巧和原理

静电实验是物理学中很重要的实验.但由于静电的特点是电压高、电量少、易受环境的干扰,从而导致一些很容易做的实验也不容易成功或效果不明显.以下两例是笔者在做静电实验的时候,总结出的有关静电实验的两个技巧.     

新型低电压大变形微驱动器数值求解及仿真

针对横向加载单向变形MEMS静电微驱动器位移过小或驱动电压过大问题,提出一种基于纵横弯曲变形原理的硅基大位移低驱动电压静电驱动器模型;基于拉格朗日-麦克斯韦机电动分析力学,建立轴向横向同时加载的微驱动器动力方程;分析温度应力、静电调节力和轴向挤压力对轴向载荷的影响;基于龙格-库塔算法和有限差分法分别将横向分布载荷和轴向载荷等效转化为横向集中载荷;仿真得到变形同驱动电压、调节电压、轴向挤压量和温差的关系;结果显示当驱动电压仅为16 V时,位移高达10.861μm,远大于传统横向加载单向变形微驱动器的位移量.实验验证了仿真结果.     

光电反馈式静电悬浮与静电悬浮力测定

本文提出光电反馈式静电悬浮的新方法,简要讨论静电悬浮的原理、装置及其光电反馈控制过程.采用铝片和CD光盘作为悬浮体,测定了不同静电电压和不同悬浮间距时的静电悬浮力,揭示了它们之间的相互关系.结果显示这两种悬浮体均可获得足够的静电悬浮力,证明了静电悬浮的可行性.静电悬浮方法的显着特点是既适用于导电体与非导电体的悬浮,又适用于磁性体与非磁性体的悬浮,克服了传统磁悬浮技术仅适用于磁性体的局限性,可广泛应用于精密元器件的悬浮与非接触无损操作.     

用固体绝缘材料代替高压气体来绝缘静电发电机的建议

自从考克劳伏特-瓦尔吞发电机和万得古拉夫静电机发明以来,已有许多改良,其中最重要的是用压缩气体代替空气使高压电极绝缘。但是由于技术的限制,很难使它超过10兆伏。因为它要求有大型压气罐,经济上更非一般学校所能普遍採用。我们回想:为什么一定要用气体绝缘呢?恐怕是由于历史的原因:最初自然是空气绝缘最为方便。但是随着电压升高,空气绝缘并不经济,除了用压气以外,应该考虑用其他绝缘材料。     

基于光纤法布里-珀罗干涉仪的高压静电传感器

静电电压表对测量交直流高压有着非常重要的作用。为了实现高电压静电电压表的精确测量,提出并制备了一种采用法布里珀罗(FP)腔干涉原理的静电电压传感器。所设计的传感器电极与高压电极构成一组静电电压测量电极,此传感器的FP腔由光纤准直器和外侧镀铝的聚酯膜构成,当在高压电极施加载荷时,聚酯膜与高压电极之间产生均匀电场,在电场力作用下聚酯膜产生形变,从而改变FP腔的腔长,造成FP传感器的输出光谱偏移,采用相位解调法获得高压电极上施加的载荷,实现电压的静电测量。实验结果表明:可实现5~16kV直流高压和交流高压有效值的测量,5~10kV范围测量精度为1.21%,10~16kV的测量精度为0.61%。此传感器满足高电压的测量要求。     

锌板的光电效应实验难做的原因分析

现在尚在使用的人教版物理教科书(必修)第二册第八章第七节"光电效应"的概念是由紫外线照射锌板使验电器(静电计)带电的实验引入的.凡是做过这个实验的老师都知道,此实验要完全按照课本只用锌板和验电器的方法极难做成.对于为什么难做成的原因,比较一致的说法是:"因为锌板在逸出一些光电子后带少量正电,就在周围空间形成电场,会将光电子拉回来.     

使用多用电表的几个疑点解析

疑点1:在遇到测小灯泡的直流电压、应读哪根刻度线的问题时,学生问:"用于测交、直流电流和直流电压的刻度线分布是均匀的;下面的用于测交流电压的"10 V挡,2.5 V挡"的刻度线为什么不均匀?且电压越小,左侧的刻度越不均匀.     

集成电路静电电量、电压表

用高阻集成运算放大器 DG3140组成的静电电量电压表,在物理教学实验中可测量带电物体的静电电量、电压及带电荷的极性.该表灵敏度高、指示明显便于学生观察、并且结构简单、成本低、便于自制,现介绍如下:     

人体静电放电对有机发光二极管的影响

研究了静电放电（ESD）人体模式（HBM）下的脉冲应力对有机发光二极管（OLED）的性能及寿命的影响,并讨论了相应的物理机制。对比分析了4组OLED在施加ESD放电为0,200,800,1 600 V前后的电学和光学特性,并进行了相应的寿命测试分析。研究发现,OLED器件的光谱对ESD不敏感,随着冲击电压的增大,由于静电打击对载流子的短期抑制效应,OLED的亮度出现轻微下降。在静电冲击电压为200 V和800 V时,伏安特性没有发生变化;当静电冲击电压增至1 600 V时,反向漏电有明显增加。后续的加速寿命实验表明,静电打击对器件的工作寿命没有明显的规律性影响,但是会一定程度提高非本质老化失效的概率。     

一种MEMS周期可调光栅衍射特性的实验研究

介绍了一种周期连续可调的微型可编程光栅.光栅采用静电梳齿驱动,不同驱动电压对应不同周期变化,从而引起特定级次衍射角发生变化.为了测得不同驱动电压下的衍射角变化,搭建了实验测量光学系统,利用激光三角法测量原理及图像处理的方法得出实验结果.测量结果与光栅测量参量计算角度变化基本一致,不同电压下的衍射角变化与不同的周期变化对应良好.     

栅耦合型静电泄放保护结构设计

提出了一种新型栅耦合型静电泄放(ESD)保护器件——压焊块电容栅耦合型保护管.该结构不仅解决了原有栅耦合型结构对特定ESD冲击不能及时响应的问题，而且节省了版图面积，提高了ESD失效电压.0.5 μm标准互补型金属氧化物半导体工艺流片测试结果表明，该结构人体模型ESD失效电压超过8 kV.给出了栅耦合型ESD保护结构中ESD检测结构的设计方法，能够精确计算检测结构中电容和电阻的取值. 关键词： 静电泄放 栅耦合 金属氧化物半导体场效应管 压焊块电容     

一种MEMS周期可调光栅衍射特性的实验研究

介绍了一种周期连续可调的微型可编程光栅.光栅采用静电梳齿驱动,不同驱动电压对应不同周期变化,从而引起特定级次衍射角发生变化.为了测得不同驱动电压下的衍射角变化,搭建了实验测量光学系统,利用激光三角法测量原理及图像处理的方法得出实验结果.测量结果与光栅测量参量计算角度变化基本一致,不同电压下的衍射角变化与不同的周期变化对应良好.     

金属球在电场中一定能达到静电平衡吗

金属球置于电场中, 将很快达到静电平衡状态. 若外界电场强度很大, 还能达到静电平衡状态吗? 根据 经典电动力学, 求出外界最大电场E=4 n e R 9 ε 0 , R为金属球半径, n为金属球自由电子数密度. 通过数值估计, 金属球 在电场中能够达到静电平衡状态     

用静电计比较导体电容大小实验的分析

在导体带电量Q0相同和对地电势U0相同的条件下,结合静电计定性比较了2个导体的电容大小.