[发明专利]一种静电场测试仪及静电场测量方法和电荷守恒实验方法

说明书

本发明提供一种静电场测试仪及静电场测量方法和电荷守恒实验方法，属于静电场测试领域，包括壳体，壳体内部设置有电路板，壳体上设置有与电路板连接的检测指示灯、灵敏度指示灯、响应时间指示灯、外接显示接口、外部接地接口、天线、计量表、极性选择开关Ⅰ、极性选择开关Ⅱ和模式开关；所述外接显示接口与外部显示设备连接；外部接地接口与外部接地端连接。本发明手持式静电场测试仪，采用基本电子元件制作电路，简单焊接组装，体积小巧轻便，器材成本低廉，作为电磁学实验测量仪器。依据静电感应现象，电场探头靠近带电体，探头积累电荷，电流表指针偏转，表征电场强度相对大小。

技术领域

本发明涉及静电场测试实验装置领域，特别是涉及一种静电场测试仪 及静电场测量方法和电荷守恒实验方法。

背景技术

由于物品相互之间的摩擦、挤压、感应等使物体表面积存有不同性质 的电荷。当这些电荷各界达到一定程度时，就会产生静电吸附和放电现象。 静电荷的积聚和放电对工业生产会造成很大的影响和破坏。所以，需要检 测设备对这些静电荷电场进行检测。现有的静电检测装置，一般是直接安 装于设备上的，仅对特定的设备进行静电检测作业。

现有的静电测试设备，特别是对于高校的实验设备，都是比较缺少。 在工业上应用比较多，但是根据高校的学生和老师的需求，既要方便也要 安全等，从而使得学生能够更好的感知静电测试及静电存在，使得学生更 好的进行学习。

发明内容

本发明提供一种静电场测试仪及静电场测量方法和电荷守恒实验方 法，解决现有静电场不能直观感知，不能用设备检测等的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种静电场测试仪，包括壳体，壳体内部设置有电路板，壳体上设置 有与电路板连接的检测指示灯、灵敏度指示灯、响应时间指示灯、外接显 示接口、外部接地接口、天线、计量表、极性选择开关Ⅰ、极性选择开关 Ⅱ和模式开关；所述外接显示接口与外部显示设备连接；外部接地接口与 外部接地端连接。

所述电路板包括天线、双掷双开关S2、双掷双开关S3、双掷开关S1、 电容C1、C2、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、和晶体管Q1、Q2、Q3；所述 天线的输出端与双掷双开关S2连接，所述双掷双开关S2与接地端连接；双 掷双开关S3一端经电容C1与接地端连接，双掷双开关S3另一端经电容C2与 接地端连接；所述双掷双开关S3与电阻R1和双掷双开关S2连接，所述电阻R1分别与电阻R2和晶体管Q1的基极连接；所述电阻R6与电阻R2连接；所述 晶体管Q1的集电极经电阻R4和电阻R2接地；所述晶体管Q1的发射极与晶体 管Q2基极连接；所述晶体管Q2发射极接地；所述晶体管Q2的集电极与晶体 管Q3基极连接；所述晶体管Q3发射极接地；所述晶体管Q3的集电极经双掷 开关S1与电源连接。

所述晶体管Q1和Q2为NPN晶体管，使用型号为PN2222A型晶体管，晶体 管Q3为PNP晶体管，使用型号为PN2907A型晶体管。

一种静电场测试仪的静电场测量方法，包括如下步骤，

步骤1：接通范氏起电机电源开关，拉伸测试仪天线(6)，由远到近 靠近起电机金属球壳，调整测试仪极性开关(8)、(9)，观察微安表(7) 指针变化情况；

步骤2：根据静电场理论，球状带电体的电势分布

由场强和电势的关系，电场强度分布

r₀为球状带电体的半径，r为空间某点到球状带电体中心的距离，U₀为带电体的电势；

步骤3：接通范氏起电机电源开关，起电机工作一段时间后，金属球 壳表面的电势U₀达到稳定状态，手持测试仪，选择不同距离r，记录微安电 流表读数I，描绘实验曲线；