靜電測量

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更新時間: 2013-09-04

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靜電測量是用適當的儀器和方法對靜電電位或靜電電荷進行的測量。靜電測量分為靜電電位測量和靜電電荷測量。

靜電測量 -靜電測量

 

靜電測量 -正文
  用適當的儀器和方法對靜電電位或靜電電荷進行的測量。化工、石油等生產部門的生產中常會產生靜電電荷。這些電荷有時因材料絕緣性能良好,周圍環境相對濕度較低等而不易泄漏,這將造成靜電電荷的大量積聚,形成極高的靜電電位,並導致爆炸、火災、靜電電擊或生產故障(見靜電防護)等。因此,靜電測量對研究靜電機理和防止靜電產生危害是十分重要的。靜電測量分為靜電電位測量和靜電電荷測量。
  靜電電位測量  對帶電體(金屬物體、絕緣體或液體)表面靜電電位的測量。分接觸測量和非接觸測量兩類。①接觸測量:儀錶與被測帶電體直接連接(圖1)。圖1中C1是帶電體對地的電容,C2是儀錶的輸入電容。測量過程中,帶電體的電荷不能有明顯的泄漏,為此要求測量儀錶有很高的輸入電阻,通常為1012~1014歐以上。測量儀錶的輸入電容C2也不能太大,否則C2的充電將使被測靜電電位明顯下降。②非接觸測量:儀錶與靠近被測帶電體的探測電極連接(圖2)。圖2中C3是探測電極與帶電體間的電容。非接觸測量除要求儀錶具有高輸入電阻、低輸入電容外,還要求C3>>C2,這樣儀錶讀數才接近被測帶電體表面的電位。

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  用於靜電電位測量的儀錶有象限式靜電電壓表(見靜電系電錶)、集電式靜電計、振簧式靜電計等。象限式靜電電壓表是利用靜電力的作用來測量靜電電位的儀錶。相對濕度較高時,它的輸入電阻略低。集電式靜電計是利用放射性元素使周圍空氣產生電離作用來測量靜電電位的儀錶。振簧式靜電計是一種帶有振動電極的非接觸式儀錶。當振動電極按正弦規律振動時,此電極與帶有恆定電位的帶電體表面構成的電容器的電容量也將作周期性變化,因而在振動電極上產生交流電壓,經放大、檢波后即可得知帶電體表面的電位。振簧式靜電計的輸入阻抗高,穩定性好,是較先進的靜電測試儀錶。
  靜電電荷測量  有法拉第籠法和電容探針法兩種。①法拉第籠法:用於測量帶電體上的總電荷。使用的裝置為法拉第籠和靜電電壓表。法拉第籠 (見圖)是兩個相互絕緣的金屬圓筒,它們分別和靜電電壓表及並聯電容器的相應端鈕連接,外圓筒接地。測量時,將待測帶電體放入內圓筒內。由於靜電感應,內圓筒電位迅速上升至U0,若內、外圓筒間電容(包括並聯電容及靜電電壓表輸入電容)為C,則帶電體上電荷為CU0。並聯電容器的電容量一般在100皮法至10微法之間,可用來改變電荷的測量範圍。並聯電容器的絕緣電阻應很高,通常採用聚苯乙烯或空氣作為介質。靜電測量②電容探針法:用於測量帶電體上電荷的分佈情況,使用的裝置為探測電極和靜電電壓表。由於探測電極有效面積很小,因此可用來測量帶電體上的電荷分佈。測量裝置的等效電路(圖3)中,C1為待測帶電體與地之間的電容,C2為探針尖端與樣品表面之間的電容,C3為靜電電壓表的輸入電容。設A為帶電體表面與探針相對應的面積,則根據靜電電壓表的讀數U3,可得帶電體表面電荷面密度為(C1+C3+C1C3/C3)U3/A

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  參考書目
 周錫忠編:《靜電實驗》,上海科學技術出版社,上海,1984。

 

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