2023年4月17日发(作者：矢量图素材免费下载)工科物理
1999.9.4
VolNo29
一种测量人体静电电量的实验方法
刘纪元
()
北京理工大学宝宝呕吐怎么办
应用物理系北京
,100081
高兴茹
()
北京联合大学基础部物理教研室北京
,100081
()
收稿日期22
:19990302
摘 要 曲折的近义词
介绍了采用法拉第圆筒法测量人体及着装电量的原理、装置、方法及适用
()
条件所介绍的方法测量过程简单、方便可用于表演、普物实验及科研
.,,.
关键词 电量测量法拉第筒
;
THEMEASUREMENTOFSTATICCHARGE
ONHUMANBODY
LiuJiyuan
()
DepartmentofAppliedPhysicsBeijingInstituteofTechnology
,
GaoXingru
()
BasicDepartmentBeijingUnionUniversity
,
AbstractTheprincipledevicemethodandcondit内丹术
ionsofmeasuringthechargeon
,,
ahumanbodyincludingclothesbyFaradaycageareintroducedTh彼可取而代之
eprocessof
()
.
measurementissimpleandconvenientThisinstrumentcanbeudfordemonstra
.
2
tionsinclassroomorphysicalexperimentsandrearchesinlaboratory
.
KeyWordsmeasurementofchargeFaradaycage
;
1
引 言
静电学是物理学中的一门古老的学科等因素可以带上几千伏甚至上万伏的静电
,,.
静电现象是人们在日常生活中经常看到的一
种现象随着科学技术的发展和人类社会的
.
进步小草吉他谱
发生在我们周围的人为静电现象日益
,
增多这种现象会破坏自然界原有的静电平
,
衡状态造成环荷花的画
境的静电污染从而对人体自
,,
身产生危害或不良影响如在干燥环境中当
.,
一个人脱衣服尤其是含有化纤的衣物或在
()
室内的地毯上行走之后手触摸接地体或体
,
积较大的金属物体如门的把手、自来水管
(
等时会有电击的感觉人体由于自身的动
)
,.
作及与其他物体的接触、分离摩擦或感应
()
随着生产的发展人体静电问题受到越来越
,
广泛的重视人体静电可能是危险场所的点
.
火源也可能使人体受到静电电击目前人
,.,
体静电参数及其测试方法已成为现代静电学
中的重要内容我们将此内容引入大学物理
.
实验对于学生尽早了解有关知识、内容和技
,
术对于加深普物中静电学知识的理解将有
,
很大的帮助
.
30VolNo
2
测试原理与装置
工科物理
1999.9.4
静电电量是反映带电体基本情况的最本
质的物理量直接决定着带电体产生静电放
.
电的概率和危险性静电电量的测量也就是
.
静电电荷的测量一般不可直接测量而要通
,,
过测量其他有关参量来计算电荷量的多少
.
人体着装不同于导体、绝缘体在通常
()
,
条件下人体电阻在数百欧姆至数千欧姆之
间故人体是一个静电导体当人体被鞋、袜、
,.
衣服等所包覆且这些物品一般是由化纤、
,
棉、毛等材料制成的此时对于着装人体来
,
说它就是由衣服、鞋、袜、人体组成的一个系
,
统此系统既不是导体也不是绝缘体不可用
,,
简单易行的测试方法来准确测量其值人体
.
()
着装静电电量的测量常采用的测试方法
,
为测量人体对地的有效电容及此时人体
:,
C
对地的静电电位由求得人体着
VQCV
,=
(
装的电荷量电容、电位这两个参量的测
)
Q
.
量本应是一件很简单的工作然而由于人体
,
静电电容不像常规电容器那样有简单、易行
的测试方法而人体的电容与人体的身高、体
,
重、性别、衣着、鞋袜和地面材料等因素有关
,
也受测试方法的影响目前国内外报道的测
,
试和计算的结果相差较大有较多的报道表
.
明人体电容值约在～人体着装
100500.
pF
()
静电电位的测量尤为困难它与导体不同之
,
处在于所带电荷不能转移且电荷不一定完
,
全分布在表面不同位置的电位也不相同故
,.
衣着的各处可以有不同极性的电荷也可以
,
有不同的电位值对于人体着装系统来说
,
()
用接触式或非接触式静电电压表测量的电位
只是人体着装某一部分的电位无法确定
()
,
整个系统的电位而采用本文所介绍的这种
.
方法可利用静电感应的原理借助法拉第筒
,,
间接测量人体着装所带电量这是一种简
()
.
单、准确的方法基于这种方法我们设计并
.,
制作了一个大的法拉第筒用其测量人体着
,
(
装所带的净电荷量测量装置如图
)
.1.
1
1外圆筒
2
1内圆筒
34
、1绝缘介质
5
1静电电压表
图 测量装置
1
图为利用法拉第筒测量人体带电装置
1
的简图主要有法拉第筒本身及静电电压表
,
构成从图中可见法拉第筒有两个金属电极
.,
()
即两个金属圆筒一个包围在另一个中内
,
外圆筒与静电电压表两极分别相连接外圆
,
筒接地内外圆筒之间用刚性绝缘介质间隔
,,
内外圆筒都有带绝缘把手的金属门这样测
,
量带电体的电量时可保持电场的封闭性即
,
在容器内带电体产生的电场以电力线描写
()
必须全部封闭在该容器内
.
测量原理为当被测带电体着装人体放
()
入内圆筒时由高斯定理可知内筒上感应出
,:
与带电体电量等量的异性电荷内圆筒外壁
,
和外圆筒内壁也同样感应出与被测带电体等
量的同性和异性电荷包括测量仪表输入电
(
容上的电荷用接触式静电电压表与法
C
b
)
.
拉第筒内、外圆筒相接可测出它们之间的电
,
压设大小为由下式计算带电体的电量
,,
VQ
QCCV
=+
()
Fb
式中为法接第筒内外筒间的电容为
CC
Fb
.
测量仪表的输入电容
.
利用法拉第筒测量时所有仪表的输入
,
电阻和法拉第筒的泄漏电阻均不应低于
10
14
8
.,.
CC
Fb
可容易测得通过此装置可测量不
同条件下人体的带电量如人在不同材料的
,
()
下转第页
3法定节假日加班费
5
工科物理
1999.9.4
VolNo35
之移动十大名将
为了维持固定区域的照明必须不断调整平
.,
面镜的方向这样可以维持照亮一个固定区域分则其产生的亮度为满月的倍
.10100.
钟量级长的时间否则照明只能维持不到一秒有人建议采用抛物面反射镜以改进聚焦实际
;,.,
为了估计出这样照明的亮度照度即单位面积上只有当镜面的直径大得多时这种改进才是合理
(
,,
每秒钟接收的辐射能量我们可以在照明区域中的的聚焦并不意味着会增大但它能使减小焦
)
,.,;
某个地方找一个观察位置然后向上抬头看平面镜距必须等于这时象的大小与以前相同
,:,
它看上去很小比太阳小得多如果镜面能大得多的
,.=
话在其中就能看见太阳整个虚象相应地照明
,,,
()
度也就相当于整个太阳的全部辐照忽略量级为≈
(
10%.=0over什么意思
53
的反射损失由于角1也适用于地面
)
∆
13.70,
个月亮的照度如果将平面镜的直径增大到
m
Dd
fH
(
Df
=
0
∆∆
arc
H
arc
≈然而镜面直径
23603.7.,
km
)
M
增大但无聚焦时模糊区域的宽度也将增大
,
dd
(
M
)
,,
这与大孔的针孔照相的情况一样它会引起
中心成象区域照明度的损失总之采用平面镜和焦
.,
距为观察者如果镜面直径为1或面积为
400,=3711
kmkm
()
球面半径为的抛物面镜在直径
800
km
同为的条件下其实并没有区别
25.
m
图置于高空的平面反射镜反射太阳光照亮地球黑暗
1:
面的小片区域
图从太阳的虚象发出经镜面到达地球表面的光线示
2:
意图该图未按实际比例画出极度放大的是角及相对于
.,
∆
.
SMH
的和的大小
M
10.
62
m
()
镜面平行地面时就已经足够大了而实际镜
面要小得多直径面积大约为
:=25,510
M
m
22
m
,
由于倾斜角的存在有效面积还将减小为约1
,35
10.,
22
m
这样照明区域仅可获得全部太阳光照辐射
中1的比例然而如果与满月的照
3510.
26
1110
度相比这结果并不象乍看时那么不尽如人意整个
,.
太阳提供的照度满月提供仅1
103,000,024
luxlux
的照度这就是说一个直径的镜面将提供
,,253
m
10
-5
的照度这相当于大约
103,000=3.1.
luxlux
高湔松 译
方家光 校
编者按 年月日由俄罗斯航天局组织的代号为“的“人造月亮”实验虽然因聚酯树脂镜面无法展开而失1”
199924,25
Znamya
败但它却是人们利用太阳光为人类造福的太空计划的一部分也是物理学应用于空间技术的一个范例
,,.
()
上接第页
30
地板上走过进入法拉第筒关好内、外筒门击而在干燥的冬季常有电击的感觉就是此
,,,,,
由于静电感应内圆筒的对地电位就迅速上道理学生在日常生活中对静电现象感受很
,.
升对内、外圆筒所构成的电容器充电达到深并对此现象极有兴趣通过此实验可使学
()
最高电位由上式即可算出人体所带的电生从定性、定量两个方面对静电现象有进一
V
,
量测量过程简单方便此装置既可用做表步的认识增加有关静电学的知识将所学物
Q
..,,
演实验又可做为学生的普物专题实验理知识与实际相结合
,..
由实验结果可知当在相同温、湿度条件
,
下穿纯棉衣服时比穿化纤衣服所带电量要
,
低得多在不同温、湿度条件下湿度大则带
,,
电量低正如夏天我们就不会感觉到静电电
,
,,
参 考 文 献
[1]..
鲍重光主编应用静电技术
[2]..
菅义夫静电手册
