例析靜電計使用問題

靜電計是物理靜電學中常用的儀器。靜電計在普通高中物理教材《電容器 電容》這一節中出現，并在注釋欄中作了如下介紹：靜電計是在驗電器的基礎上制成的，用來測量電勢差。把它的金屬球跟一個導體連接，把它的金屬外殼跟另一個導體連接(或同時接地)，從指針的偏轉角度可以測出兩個導體間的電勢差。對靜電計的使用許多學生包括教師都存在諸多問題，現通過兩個實例加以說明。

例1 (1996年全國高考)在圖1所示的實驗裝置中，平行板電容器的極板B與一靈敏的靜電計相接，極板A接地。若極板A稍向上移動一點，由觀察到的靜電計指針變化作出平行板電容器電容變小的結論的依據是( )

A.兩極板間的電壓不變，極板上的電量變小

B.兩極板間的電壓不變，極板上的電量變大

C.極板上的電量幾乎不變，兩極板間的電壓變小

D.極板上的電量幾乎不變，兩極板間的電壓變大

由例1引出兩個問題：

問題1：靜電計為什么可測量兩個導體的電勢差？

靜電計實質是一個電容。將靜電計的金屬球和金屬外殼分別與被測量的導體用導線連接，如分別與平行板電容器的正負極板相連。當電荷停止移動后，靜電計的金屬桿與外殼之間的電勢差，跟平行板電容器兩極板間的電勢差相等。由于靜電計也是一個電容器，其指針所帶電荷量跟指針和外殼間的電勢差成正比，電勢差越大，指針帶電荷量越多，張開的角度也越大，所以根據指針所指刻度，可以定性地知道指針與外殼間的電勢差，也就知道了平行板電容器兩極板間的電勢差。……