浅谈验电器在教学中的使用

【摘要】教学中使用验电器存在的误区及正确使用验电器验证有关结论的方法。

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）12-0185-01

物理是一门实验科学，在高中物理教学中我们会做很多演示实验，而验电器是中学物理讲到电学时必用的仪器。验电器结构比较简单，如图所示，在一个顶端呈球状的金属杆下端悬挂两片金属箔片，把它通过绝缘塞固定在金属盒上，盒子上留有作观察用的玻璃窗。验电器既能测电势差，也能测电量，其准确度由被测导体和验电器的电容以及它们的接触情况决定，能比较两电容相等的导体的电势大小，并同时比较电量的多少。

中学物理课程中，验电器可以有很多用处。典型的用途共有三种，其一是用验电器可以检验物体是否带电，并可定性演示带电量的多少。当验电器的金属杆不带电时，杆端箔片是合拢的。若被检验物体带电，与杆顶金属球接触后，则有同种电荷传到金属箔片上，根据同种电荷相互排斥的原理，箔片将张开。电量越多则张角越大。高中物理课上有如下实验：

如图所示，把导体安放在绝缘支架上，并使导体带电。然后用带绝缘柄的验电球P接触它的A点，再与验电器接触，检验A点的带电情况。

按同样方法检验B点、C点的带电情况。

如果电荷在带电导体表面分布是均匀的，在各次测试中，验电器张开的角度应该是相同的。实际情况怎样呢？

实验表明，验电器跟A处接触后，再接触验电器的小球，验电器的金属箔张角较小；跟B处接触后，验电器的金属箔张角较大；跟尖端C处接触后，验电器的金属箔张角最大。这表明，电荷在导体表面的分布是不均匀的；突出的位置，电荷比较密集，平坦的位置，电荷比较稀疏。

正是因为导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场就特别强，会产生尖端放电现象。

其二用验电器还可以判断两个带电体的电性是否相同。办法是先以一个带电体与验电器金属球接触，金属箔片将张开一定角度，再以另一个带电体接近验电器金属球，由静电感应可知，若金属箔片张角增大，则两带电体带同种电荷，反之带异种电荷。

其三用验电器判断两个带电体带等量异种电荷。中学物理课程中有利用静电感应现象使枕形导体带电。如图，使带正电荷的金属球C靠近枕形导体，由于静电感应带负电的电子会转移到枕形导体的A端，将枕形导体分开，此时B端将带与A端等量的异种电荷。如何来判断这个结果是否正确。有的同学简单地认为：只要将一个验电器先与A导体接触，验电器的金属箔片张开，后与B导体接触，若验电器的金属箔片完全闭合，即证明两个导体带等量异种电荷。这种方法实际是错误的。

事实是，我们可以用验电器这样来验证，将A导体靠近验电器金属端，由于静电感应，验电器金属杆下面的箔片将张开一定角度，拿开A导体，再将B导体靠近验电器金属端，同样由于静电感应，验电器金属杆下面的箔片将张开同样的角度，这样证明了A、B导体带等量的电荷，然后将A、B导体接触，电荷将被中和，再将两个导体分别与验电器接触，验电器金属杆下面的箔片将没有反应。

作为物理教师，我们不仅要科学合理地使用验电器，做好教学实验，也要有效避免教学误区，提高教学质量。