什么是靜電計?

靜電計是一種用于測量電荷大小的儀器,常用于測量電容、介電常數等電學參數。靜電計又叫電勢差計或指針驗電器，是靜電實驗中常用的半定量測量儀器。它的原理是基于靜電相斥和相吸吸引的現象,通過電位差的變化來測量電荷大小。

靜電計

靜電計的工作原理

靜電計的工作原理基于庫侖定律，即同種電荷之間的作用力與它們之間的距離的平方成反比。因此，如果我們知道電荷之間的距離和它們之間的作用力，我們就可以計算出它們的電荷量。靜電計利用這一原理用來檢驗物體所帶電荷的種類并且測量電量。

庫侖定律

庫侖定律（Coulomb's law）是靜止點電荷相互作用力的規律。1785年由法國科學家庫侖根據實驗得出，真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上，同名電荷相斥，異名電荷相吸。

驗證庫侖定律

靜電計是在驗電器的基礎上改造而成的，靜電計由的兩部分構成，靜電計與電容器的兩部分分別接在一起，則電容器上的電勢差就等于靜電計上所指示的，u的大小就從靜電計上的刻度讀出。

靜電計的工作原理

靜電計與電壓關系定性的理論

靜電計張角反應的其實是轉移給靜電計的電量，當靜電計和帶電體接觸的時候，帶電體會把電荷傳給靜電計金箔一部分，最終導致靜電計金箔與帶電導體靜電平衡、電勢相等，一般情況下，靜電計的電容會很小，因此轉移給靜電計的電荷其實不多，不會引起導體電勢過大的改變，這樣一來最終靜電平衡靜電計金箔的電勢依舊是帶電導體的初始電勢，咱們設為V。如果假設靜電計的電容在偏轉過程中不發生太大變化的話（布勞恩靜電計的電容實際會增加，不過增長速率不及電量，分析在后面），那么靜電計電勢V越大，轉移到靜電計身上的電量就越大，從而靜電計偏轉角也越大。

靜電計測量什么？哪里會需要用到靜電計？

靜電計測是一種測量物體表面電勢差的技術，它可以用于測量靜電場、電荷密度等物理量。靜電計測技術在電子、材料、化學等領域都有廣泛的應用。

在電子領域，靜電計測可以用于測量電子元器件的電勢差和電荷密度等參數，從而實現元器件的質量控制和故障診斷。

在材料領域，靜電計測可以用于研究材料的電性能和表面活性等參數，從而實現材料的表面改性和應用價值的提高。

在化學領域，靜電計測可以用于研究化學反應過程中離子的運動規律和反應動力學參數等，從而實現化學反應的優化和控制。

新材料如石墨烯、碳納米管（CNT）、電介質、鐵電體、聚合物等需要更靈敏的測量。數字萬用表（DMM）只能測量低至10nA的電流。對于小于此值的電流，最好選擇皮安表或靜電計。事實上，對于這一級別的電流來說，這是唯一的選擇。

皮安表和靜電計有什么區別？

答：皮安表是超精密的電流表,常用于測量精度要求較高且電流值比較小的電路。它沒有任何測量或提供電壓的能力。

靜電計是高性能的萬用表, 對于低電流（<10nA）和高電阻（>1 GΩ）等敏感器件測量至關重要

大多數皮安表不能提供電壓； 但是，一些型號具有內置電壓源。

大多數靜電計都有內置電壓源。

皮安表原理

皮安表 (Piaget) 是一種常用的壓力傳感器,利用壓電效應來測量物體所受到的壓力。它基于屈光度法(Piggybacking transducer)的工作原理。

皮安表是利用一個磁簧或彈簧與線圈的作用力平衡，將電流轉化為指針偏移角度來測量電流大小的儀表。由于它的測量精度高、阻抗低，因此常用于測量精度要求較高且電流值比較小的電路，如微安級電流、電化學反應中的電流等。

而靜電計包括皮安表的能力，增加了測量電壓和電流的能力。此外，一般來說，靜電計還包括一個電壓源，這樣你就可以用靜電計給設備或樣品施加電壓，并測量通過它的電流。

舉個例子，靜電計可以施加高達1000伏的電壓。電壓很高，因為電流與電壓除以電阻成正比。為了測量非常大的電阻，你還需要一個相對大的電壓；否則電流很小（對于大電阻設備來說），即使是非常精確的皮安表也無法測量。