什么是静电计?

静电计是一种用于测量电荷大小的仪器,常用于测量电容、介电常数等电学参数。静电计又叫电势差计或指针验电器，是静电实验中常用的半定量测量仪器。它的原理是基于静电相斥和相吸吸引的现象,通过电位差的变化来测量电荷大小。

静电计

静电计的工作原理

静电计的工作原理基于库仑定律，即同种电荷之间的作用力与它们之间的距离的平方成反比。因此，如果我们知道电荷之间的距离和它们之间的作用力，我们就可以计算出它们的电荷量。静电计利用这一原理用来检验物体所带电荷的种类并且测量电量。

库仑定律

库仑定律（Coulomb's law）是静止点电荷相互作用力的规律。1785年由法国科学家库仑根据实验得出，真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同名电荷相斥，异名电荷相吸。

验证库仑定律

静电计是在验电器的基础上改造而成的，静电计由的两部分构成，静电计与电容器的两部分分别接在一起，则电容器上的电势差就等于静电计上所指示的，u的大小就从静电计上的刻度读出。

静电计的工作原理

静电计与电压关系定性的理论

静电计张角反应的其实是转移给静电计的电量，当静电计和带电体接触的时候，带电体会把电荷传给静电计金箔一部分，最终导致静电计金箔与带电导体静电平衡、电势相等，一般情况下，静电计的电容会很小，因此转移给静电计的电荷其实不多，不会引起导体电势过大的改变，这样一来最终静电平衡静电计金箔的电势依旧是带电导体的初始电势，咱们设为V。如果假设静电计的电容在偏转过程中不发生太大变化的话（布劳恩静电计的电容实际会增加，不过增长速率不及电量，分析在后面），那么静电计电势V越大，转移到静电计身上的电量就越大，从而静电计偏转角也越大。

静电计测量什么？哪里会需要用到静电计？

静电计测是一种测量物体表面电势差的技术，它可以用于测量静电场、电荷密度等物理量。静电计测技术在电子、材料、化学等领域都有广泛的应用。

在电子领域，静电计测可以用于测量电子元器件的电势差和电荷密度等参数，从而实现元器件的质量控制和故障诊断。

在材料领域，静电计测可以用于研究材料的电性能和表面活性等参数，从而实现材料的表面改性和应用价值的提高。

在化学领域，静电计测可以用于研究化学反应过程中离子的运动规律和反应动力学参数等，从而实现化学反应的优化和控制。

新材料如石墨烯、碳纳米管（CNT）、电介质、铁电体、聚合物等需要更灵敏的测量。数字万用表（DMM）只能测量低至10nA的电流。对于小于此值的电流，最好选择皮安表或静电计。事实上，对于这一级别的电流来说，这是唯一的选择。

皮安表和静电计有什么区别？

答：皮安表是超精密的电流表,常用于测量精度要求较高且电流值比较小的电路。它没有任何测量或提供电压的能力。

静电计是高性能的万用表, 对于低电流（<10nA）和高电阻（>1 GΩ）等敏感器件测量至关重要

大多数皮安表不能提供电压； 但是，一些型号具有内置电压源。

大多数静电计都有内置电压源。

皮安表原理

皮安表 (Piaget) 是一种常用的压力传感器,利用压电效应来测量物体所受到的压力。它基于屈光度法(Piggybacking transducer)的工作原理。

皮安表是利用一个磁簧或弹簧与线圈的作用力平衡，将电流转化为指针偏移角度来测量电流大小的仪表。由于它的测量精度高、阻抗低，因此常用于测量精度要求较高且电流值比较小的电路，如微安级电流、电化学反应中的电流等。

而静电计包括皮安表的能力，增加了测量电压和电流的能力。此外，一般来说，静电计还包括一个电压源，这样你就可以用静电计给设备或样品施加电压，并测量通过它的电流。

举个例子，静电计可以施加高达1000伏的电压。电压很高，因为电流与电压除以电阻成正比。为了测量非常大的电阻，你还需要一个相对大的电压；否则电流很小（对于大电阻设备来说），即使是非常精确的皮安表也无法测量。