
【电】 torsion electrometer
retortion; torsion; turn around; turn back
【化】 torsion; twist
【医】 contortion; distortion; strepho-; strepto-; torquing; torsion; twist
twisting
electrometer
【化】 electrometer
【医】 electrometer
扭转静电计(Torsion Electrometer)是一种基于扭秤原理设计的静电测量仪器,主要用于精确测量静电力、电荷量或电势差。其核心原理是通过金属悬丝的扭转角度来量化静电作用力,具有高灵敏度和低干扰的特点。
扭力平衡机制
扭转静电计利用悬吊的金属丝(如镀银石英丝)的扭转力矩平衡静电力。当带电物体靠近仪器末端的金属小球时,静电力使横杆偏转,金属丝产生反向扭转力矩。平衡时,扭转角度θ与静电力F满足关系:
$$ F = kappa theta $$
其中κ为金属丝的扭转系数(与材料、直径相关)。
关键组件
由英国物理学家查尔斯·库仑于1785年改进设计,首次验证库仑定律(F∝q₁q₂/r²)。实验通过测量相同电荷小球间的排斥力与距离关系,确立了静电学的数学基础。
当代高精度静电测量多采用振动电容静电计(如Keithley 642型),其利用机械谐振腔电容变化检测电荷,分辨率达10⁻¹⁶ A,但扭转静电计仍用于教学演示基础原理。
参考文献
关于“扭转静电计”这一术语,现有搜索结果中未直接提及该名称,但结合静电计的工作原理和可能的设计形式,可推断其含义如下:
静电计(Electroscope)是一种用于检测电荷存在并测量电势差的仪器,在中学物理实验中常用于半定量分析。它也被称为电势差计或指针验电器。其核心功能包括:
“扭转”可能指静电计中用于测量电荷的力学结构或工作原理。推测以下两种可能性:
基于扭力平衡的测量
类似库仑扭秤(Coulomb's torsion balance),通过金属丝扭转角度反映电荷间作用力。尽管静电计主要用于电势差测量,但若结合扭转结构,可能通过扭转力平衡电场力来量化电荷量。
指针偏转的扭转机制
传统静电计的指针偏转由电场力驱动,若指针通过弹性细丝(如金属丝)固定,其偏转可能伴随细丝的扭转。此时扭转角度与电势差成正比。
结构组成
物理原理
根据库仑定律,电荷间作用力与距离平方成反比。若设计为扭转平衡结构,扭转力矩与电场力矩相等时,可通过扭转角度计算电势差或电荷量。
如需更详细的技术参数或历史演变,建议参考物理学实验仪器相关文献(如、9的构造分析)。
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