
【電】 electrostatic instrument
static
【計】 xerocoty
【醫】 franklinism; static electricity
apparatus; instrument
【化】 apparatus; instrument
【醫】 apparatus; instrument
靜電儀器(Electrostatic Instruments)是指專門用于檢測、測量或研究靜電場及其相關物理量的裝置統稱。這類設備基于庫侖定律和靜電感應原理設計,廣泛應用于物理實驗、工業檢測及環境監測領域。
核心定義與技術原理
靜電儀器通過感應電荷分布或電場強度變化實現功能,典型代表包括驗電器(electroscope)、靜電計(electrometer)和範德格拉夫起電機(Van de Graaff generator)。例如,金箔驗電器依靠帶電體接觸後金屬箔片的張角變化判斷電荷性質,其理論基礎可追溯至1784年查爾斯·庫侖提出的平方反比定律(來源:Encyclopædia Britannica)。
主要類型與應用
曆史發展與現代演進
18世紀本傑明·富蘭克林通過風筝實驗驗證雷電靜電屬性後,靜電儀器逐步從基礎研究工具發展為精密測量設備。現代數字靜電計已實現$10^{-15}$安培級電流分辨率,推動了納米技術領域的電荷表征研究(來源:American Physical Society)。
靜電儀器是用于測量物體表面靜電電壓或電荷量的專用設備,主要用于非接觸式檢測電場強度及靜電電位。以下是詳細解釋:
靜電儀器(如靜電計)通過表面電位傳感器檢測帶電物體周圍的電場強度,并轉換為可讀的電壓或電荷值。其核心原理基于靜電感應現象:當帶電物體産生電場時,傳感器中的檢測電極會積累感應電荷,通過測量電荷變化量或反饋電壓實現靜電量的計算。例如,電壓反饋式靜電計通過調節高壓電源輸出,使傳感器電流歸零,從而直接讀取被測物體的電壓值。
高絕緣性要求
靜電儀器通常在高壓(約10⁴V)和微電量(10⁻⁶C量級)下工作,需極佳絕緣性能以防止電荷流失。
環境敏感性
主要用于制造業中的靜電監測與防護,例如:
根據測量方式可分為:
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