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當物體表面帶電并產生靜電時，其周圍就會產生電場。靜電計測量該電場強度并計算靜電電壓。典型的靜電測量裝置（表面電位計）的原理如下。
表面電位傳感器利用靜電感應現象，當檢測電極受到來自帶電物體的靜電場強度Eo（與帶電電壓Vo成比例）時，在檢測電極表面會積聚感應電荷q。因此，如果在檢測電極和物體之間放置一個足夠大的、可以覆蓋整個檢測電極的屏蔽板，并以恒定速度旋轉該屏蔽板，則在物體被屏蔽板覆蓋的瞬間，檢測電極中積累的感應電荷q就會放電，然后，當屏蔽板經過時，感應電荷q會再次積累。這種周期性運動電荷q，即交流電流Is的大小取決于電場強度，因此，通過測量電流Is，就可以得到物體表面的帶電電壓Vo。
但上述測量方法，測量值高度依賴于表面電位傳感器與被測物體之間的距離。隨著與被測物體距離的增加，電場減弱，測量值顯示的偏小是不可避免的。因此，有必要在測量目標和表面電位傳感器之間保持規定的距離。
另外還有電壓反饋型表面電位計，專門為解決對測量距離的依賴問題而設計的。將高壓電源連接到檢測電極，并調節高壓電源的電壓輸出，使得交流電流Is變為零。由于在被測量物體的電壓與傳感器的電壓相同時，電流Is停止流過，因此，可以說此時高壓電源的輸出電壓等于被測量物體的帶電電壓。
