[發明專利]一種靜電場測試儀及靜電場測量方法和電荷守恒實驗方法

在審

• 申請號: 201810101405.2
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108427042A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 李耀俊;黃文;龔義宸
• 申請（專利權）人: 廣西民族大學
• 主分類號: G01R29/14
• 分類號: G01R29/14;G09B23/18
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 曹廣生

本發明提供一種靜電場測試儀及靜電場測量方法和電荷守恒實驗方法，屬于靜電場測試領域，包括殼體，殼體內部設置有電路板，殼體上設置有與電路板連接的檢測指示燈、靈敏度指示燈、響應時間指示燈、外接顯示接口、外部接地接口、天線、計量表、極性選擇開關Ⅰ、極性選擇開關Ⅱ和模式開關；所述外接顯示接口與外部顯示設備連接；外部接地接口與外部接地端連接。本發明手持式靜電場測試儀，采用基本電子元件制作電路，簡單焊接組裝，體積小巧輕便，器材成本低廉，作為電磁學實驗測量儀器。依據靜電感應現象，電場探頭靠近帶電體，探頭積累電荷，電流表指針偏轉，表征電場強度相對大小。

技術領域

本發明涉及靜電場測試實驗裝置領域，特別是涉及一種靜電場測試儀 及靜電場測量方法和電荷守恒實驗方法。

背景技術

由于物品相互之間的摩擦、擠壓、感應等使物體表面積存有不同性質 的電荷。當這些電荷各界達到一定程度時，就會產生靜電吸附和放電現象。 靜電荷的積聚和放電對工業生產會造成很大的影響和破壞。所以，需要檢 測設備對這些靜電荷電場進行檢測?，F有的靜電檢測裝置，一般是直接安 裝于設備上的，僅對特定的設備進行靜電檢測作業。

現有的靜電測試設備，特別是對于高校的實驗設備，都是比較缺少。 在工業上應用比較多，但是根據高校的學生和老師的需求，既要方便也要 安全等，從而使得學生能夠更好的感知靜電測試及靜電存在，使得學生更 好的進行學習。

發明內容

本發明提供一種靜電場測試儀及靜電場測量方法和電荷守恒實驗方 法，解決現有靜電場不能直觀感知，不能用設備檢測等的問題。

本發明通過以下技術方案解決上述問題：

一種靜電場測試儀，包括殼體，殼體內部設置有電路板，殼體上設置 有與電路板連接的檢測指示燈、靈敏度指示燈、響應時間指示燈、外接顯 示接口、外部接地接口、天線、計量表、極性選擇開關Ⅰ、極性選擇開關 Ⅱ和模式開關；所述外接顯示接口與外部顯示設備連接；外部接地接口與 外部接地端連接。

所述電路板包括天線、雙擲雙開關S2、雙擲雙開關S3、雙擲開關S1、 電容C1、C2、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、和晶體管Q1、Q2、Q3；所述 天線的輸出端與雙擲雙開關S2連接，所述雙擲雙開關S2與接地端連接；雙 擲雙開關S3一端經電容C1與接地端連接，雙擲雙開關S3另一端經電容C2與 接地端連接；所述雙擲雙開關S3與電阻R1和雙擲雙開關S2連接，所述電阻R1分別與電阻R2和晶體管Q1的基極連接；所述電阻R6與電阻R2連接；所述 晶體管Q1的集電極經電阻R4和電阻R2接地；所述晶體管Q1的發射極與晶體 管Q2基極連接；所述晶體管Q2發射極接地；所述晶體管Q2的集電極與晶體 管Q3基極連接；所述晶體管Q3發射極接地；所述晶體管Q3的集電極經雙擲 開關S1與電源連接。

所述晶體管Q1和Q2為NPN晶體管，使用型號為PN2222A型晶體管，晶體 管Q3為PNP晶體管，使用型號為PN2907A型晶體管。

一種靜電場測試儀的靜電場測量方法，包括如下步驟，

步驟1：接通范氏起電機電源開關，拉伸測試儀天線(6)，由遠到近 靠近起電機金屬球殼，調整測試儀極性開關(8)、(9)，觀察微安表(7) 指針變化情況；

步驟2：根據靜電場理論，球狀帶電體的電勢分布

由場強和電勢的關系，電場強度分布

r₀為球狀帶電體的半徑，r為空間某點到球狀帶電體中心的距離，U₀為帶電體的電勢；

步驟3：接通范氏起電機電源開關，起電機工作一段時間后，金屬球 殼表面的電勢U₀達到穩定狀態，手持測試儀，選擇不同距離r，記錄微安電 流表讀數I，描繪實驗曲線；