一、电荷量和带电度区分年，卡文迪许在用莱顿瓶模拟电鯆放电的研究过程中，发现了莱顿瓶的充电量和充电程度的区别，提出了电位的概念。卡文迪许发现，电鳗在水中可以产生巨大的电击，这说明它储存的电量是巨大的。但是电鯆在空气中放出的电弧却很短，这是为什么呢？卡文迪许制作了5个完全相同的莱顿瓶，先给其中一个莱顿瓶充电。然后将另外4个莱顿瓶并联起来，并充上电。卡文迪许通过控制摩擦起电机的转数，让莱顿瓶组所充的电量是之前那个单瓶的两倍，然后让它们分别放电。结果卡文迪许发现，单莱顿瓶产生的电弧长度，是莱顿瓶组的两倍，这说明电弧的长度不是由充电量来决定的。卡文迪许分析，如果把单莱顿瓶当成充电充满状态，那么，莱顿瓶组的总容量是单瓶的4倍，充了两倍电量之后，其实只相当于半满，这就是它放电的电弧长度反而变短的原因。卡文迪许于是提出“带电度（degreeofelctrification）”这个概念，它决定了放电时的电弧长度。后来卡文迪许又用静电计测量了两者，发现莱顿瓶组对应的张角是单瓶的一半，这说明静电计测量的不是电荷量，而是带电度。根据当时流行的电流体理论，卡文迪许认为带电度是电荷被压缩的程度，带电度越高电荷的密度就越高。在发现带电度这一物理量后，卡文迪许认识到，将不同物体充电到相同的带电度，其中储存的电荷量是不同的。他在给直径不同的球体充电，发现将它们充电到相同的“带电度”，所需的电量与其直径成正比。卡文迪许于是又提出了“电英寸”这个物理量，来描述不同物体的储存电荷的能力，其它形状的电容也可转换为电英寸来衡量。卡文迪许的带电度相当于我们现在的电压的概念，而电英寸则相当于电容的概念。用这个理论，卡文迪许解释了电鳗为什么在空气中的电弧很短，因为它相当于一个电容很大，但是电压很小的莱顿瓶，空气中的电弧是由电压来决定的。遗憾的是，由于卡文迪许的孤僻性格，直到一百年之后，麦克斯韦整理他的手稿时，才被世人所知，而此时，伏打的电容定律早已广为人知。二、电容定律和显微静电计事实上在卡文迪许之前，也有很多人也意识到了电容这一概念，比如富兰克林在年就发现，莱顿瓶的蓄电能力与形状无关，而是与瓶内外覆盖的金属箔面积有关。年，伏特用改进的卡瓦洛静电计研究了莱顿瓶，做了和卡文迪许类似的实验，得到了电容定律，并给出了其数学公式：Q=CV。Q表示莱顿瓶中存储的电荷量，这是通过起电机的充电次数来确定的。C是莱顿瓶的电容，他是表示不同莱顿瓶的储存电荷的能力的一个参数。对于平行板电容器，它的大小和两个极板的正对面积和距离有关。V被伏特称为电张力，对应静电计的张角，卡文迪许的带电度是同一个物理量，后来被称为电位，对应现代物理学中的电势差或者电压，用符号U表示。现代物理学认为，正电荷会在静电力的作用下从高电位向低电位流动，就像水从高海拔流向低海拔一样，当连接的导体电位处处相等时，导体就达到了静电平衡。因为静电计的电容几乎是一个固定值，所以与他接触的带电体电位越高，流入的电荷量就越多，静电力就越大，静电计的张角就越大。随后，伏特应用电容定律，对不同电容器进行了研究，年，伏特在《使最弱的自然电和人工电易于感知的方法》一文中发表了他的成果。（1）充电量相同时，其电张力与电容值成反比。（即电容定律）（2）导体的电容值会因为其表面积变化而变化。(电容跟正对面积有关)（3）导体的电容会因为另一个接地导体的靠近而增大。（两个导体形成了电容，电容跟距离有关）伏特根据他的发现，结合平行板电容器（年由jC.威尔克发明），设计了显微静电计，用它可以测量电位偏低的带电体。伏特的静电计用到了一组平行板电容器，他们由两块铜板构成，一面涂上绝缘漆，用来充当介质。平行板电容器的下极板固定在静电计顶端的金属柱上，而静电计的外壳和平行板电容器的上极板都接地，这样静电计和电容器并联在一起，有了相同的电位。当电位偏低的物体触碰静电计之后，由于电位太低，静电计的张角非常小，不易观察。随后将带电体拿开，增加平行板电容器的距离，这时平行板电容器的电容会减小，而电位将会变高，这样静电计的张角将会变大，可以直接观察。后来，伏特用这台仪器测量到了木炭燃烧，铁和 反应时候的电位差。年，伏特开始建立金接触电理论时，用“显微静电计”来测量不同金属之间的电压的，并提出了电动力（electromotiveforce）的概念，现在翻译为电动势。金属电动势理论认为，两种不同金属在其一端相互接触时,会产生一种强迫力，迫使电流体流动，产生电流，后来发展为所有电源的核心概念。三、静电倍增器年，金叶静电计的发明者贝内特发现伏特静电计的不足之处，伏特静电计可以有效的对电位低起到放大测量的作用，但对于电荷量本身很少的带电体其实是无能为力的。贝内特于是提出了他的“静电倍增原理”，应用静电感应的原理，经过一系列的操作，就可以让静电计上微弱的电荷不断累加。他比伏特静电计多用到一块一面涂有绝缘漆的铜板，三块铜板从下到上分别叫底板、中间板、顶板，底板和静电计的金属柱连接，中间板和顶板都有一根绝缘棒用手拿住。。 步，让中间板的绝缘面与底板接触，然后让被测带电体接触静电计金属柱，我们假设金属柱和底板上带上了正电荷。由于静电感应，中间板绝缘侧将会出现负电荷，另一侧金属面出现了等量正电荷，这时手指伸出触碰一下金属面让其接地，正电荷将会沿传入人体这个大电容中，然后将被测带电体移走。由于底板和中间板形成的电容器的电容较大，所以静电计此时的电荷几乎在底板上，而不是金属柱上，也不在瓶中的金箔或者木髓球上。这一步骤和伏特静电计的操作过程一样，如果是伏特静电计，接下来就是将增加中间板的距离，让其电容值减少，让电荷经过金属棒传递给木髓球。第二步，将中间板拿出来与顶板的绝缘面贴在一起，由于静电感应，顶板绝缘面出现等量正电荷，金属面出现等量负电荷，用手指触碰一下顶板金属面，让多余的负电荷传入人体。第三步，让带上等量正电荷的顶板的金属侧与静电计铜柱贴在一起，这样总电荷比之前翻了一倍。然后重复 步，让中间板感应出两倍负电荷，移走底板，中间板和底板之间的电容器储存了两倍电荷；再重复第二步，让顶板感应出两倍正电荷；再重复第三步，让总电荷变为四倍。不断重复上述步骤，就可以让复制板上的电荷成倍增加， 就可以用静电计对它进行测量。不过贝内特的倍增器在使用的时候却遇到了一个“从无到有”的问题，因为任何物体都不是 的电中性的，所以经过多次放大，都会出现大量电荷。贝内特曾经倍增器进行了优化试图排除摩擦和空气的干扰，其他人也进行了一些改进，比如卡瓦洛的改进，又比如年尼克尔逊发明的旋转倍增器，是将整个过程用旋转来驱动。由于各种因素，静电倍增器在当时并没有流行起来，但为后来出现的感应起电机创造了基础。贝内特的倍增器，和此前坎顿以及伏特发明的起电盘，其实是用的是同一个原理，也就是静电感应。值得注意的是，这些电也不是凭空产生的，而是将机械能转化为了电能，这一点，他们几人都没有意识到。假装科学