初中科学/20.1 精灵般的电荷

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 19.10* 哪种水最健康——活动探究十九 初中科学 > 第二十单元:功勋卓著的电
20.1 精灵般的电荷
20.2 连接电路 
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闪电。
Livre ouvert.svg 这节课你将学到:
  1. 什么是摩擦起电?为什么摩擦能起电?
  2. 什么是电荷?电荷分哪两种?
  3. 带电物体之间有着怎样的关系?
  4. 什么是静电?静电有什么用途?
  5. 为什么会发生闪电?应该怎样防护?

夏天的中午,电闪雷鸣,大雨磅礴,其情其景可谓壮观。然而,闪电可能会造成生命财产的损失甚至造成灾难。你有想过:雷雨中划破天际的闪电,与冬天脱毛衣时的“噼啪”声,本质上是相同的吗?这就是电荷的神奇! 那么,这又是怎么回事呢?

摩擦能起电[编辑]

这张光盘带了电,所以它可以将纸屑这类轻小物体吸引起来。

在我们的生活中,electric)已经无处不在。电灯能给夜晚带来光明、电话能够使人们的通讯更便捷、电视电脑能够丰富人们的生活、电冰箱能够保存食物、吸尘器洗衣机可以帮人干家务活……我们已经离不开电,很难想象没有电的生活会是什么样子。

然而,如果有人对你说,你的钢笔、塑料梳,甚至你本身都带有电,你会相信吗?你也许不会相信,因为你丝毫没有触电的感觉。那事实又如何呢?

将纸张撕成碎屑撒在桌子上,拿一支钢笔在头发上用力摩擦,再将这支钢笔接近桌上的纸屑,你就会发现,这支钢笔已经能将小纸屑吸引起来了。我们说,是摩擦使这支钢笔带上了电,带电的物体可以吸引纸屑等轻小物体。如果你把这支钢笔放在身上,你还会感觉有一种麻麻的,好像触电的感觉。这种现象,我们就叫做“摩擦起电”。

摩擦为什么能起电[编辑]

摩擦能起电?这是为什么呢?

钢笔和头发摩擦,并不是只有钢笔带上了电,头发也带上了电。而且这两种电还刚好相反,一种叫正电,一种叫负电。也可以叫正电荷与负电荷。

我们知道,世间万物,很多都是由分子和原子构成的,而分子中又含有原子,原子是由原子核和核外的电子组成的。原子核带正电荷,电子带负电荷。平常状况下,一个原子里,正电荷数目和负电荷数目是相等的,所以整个原子对外不显电性,看起来不带电。

但是,我们一旦摩擦,那就不一样了。就拿丝绸和玻璃棒为例。如果拿玻璃棒与丝绸摩擦,组成玻璃棒的原子中的电子就会跑到组成丝绸的原子中去。这样组成玻璃棒的原子里,原子核带的正电就会比电子带的负电多,抵消不掉,总体就带正电。反过来,组成丝绸的原子由于得到了带负电的电子,所以总体带负电。

同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
验电器。当物体带有电而接触验电器时,其带有的电荷会传到下端,由于同种电荷相互排斥所以两箔片会分开,分得越开带电越多。

我们一般把与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称作正电荷,而把与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷称作负电荷。

Crystal Clear app ksirtet.png 实验探究
  • 带电物体间的关系:
    • 需要材料:用丝绸摩擦过的玻璃棒两根、用毛皮摩擦过的橡胶棒两根。
    • 实验步骤
      1. 将两根玻璃棒,或两根橡胶棒互相碰触,观察情况。
      2. 将一根玻璃棒与一根橡胶棒互相碰触,观察其情况。

我们发现,正电荷之间或负电荷之间相互排斥,而正负电荷之间相互吸引。简单说就是:同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引。正负电荷之间可以中和。

人们根据这一原理制造出了验电器electroscope),它可以检测一个物体究竟是否带电。

静电现象的利用与危害的防治[编辑]

一些油罐车后拖着铁链。那是因为油罐内由于摩擦会产生静电,铁链可以把静电及时导入大地,以防静电积累引起油罐爆炸。
建筑物上的避雷针,可以保护建筑物免受雷电损害。

我们上面所提到的电荷都处在静止状态下,这样的电荷叫静电荷静电electrostatic)。

静电感应的原理已经成功地应用于工业界很多年了,对于众多工业有极大的贡献。发展成功的静电油漆系统可以经济地将各种漆,均匀地油漆于消费品表面,包括汽车、脚踏车等等其它产品,这就是静电喷涂。静电的运用主要有静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印、净化空气等。

但是,静电对人类也有危害。静电现象造成的电火花可能会引起短路、火灾甚至爆炸,静电对人体健康也有损害。防止静电危害的方法之一是将静电导至别处例如导入大地,此外增加空气湿度也可以防止静电积累。纺织厂房,雷管,炸药等生产车间对空气湿度要求特别严格,目的之一就是防止因静电引起的爆炸。

雷电lightning)是大气中的强放电现象,也是一种静电现象。在积雨云中,小水滴、冰晶等运动、摩擦、撞击剧烈,致使其带大量电荷。到了一定程度后这些电释放出来,产生的火花就是闪电,产生的声音就是雷声。雷电往往会给人们的生命财产安全带来巨大的损害。人们为了防止雷电伤害,建造了避雷针lightning rod)。避雷针竖立在建筑物上,能让雷电的电荷通过这根金属针导入大地,从而避免建筑物受到雷电损害。现代意义上的避雷针的发明者是美国的本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin),当时是一个雷雨天,他是用了一个捕捉雷电的风筝实验作试验。此风筝实验证实了他的推测理论(天上的闪电与地上摩擦所起的静电一个样),并发明了避雷针。

课后自主学习[编辑]

  1. 已知A、B、C、D四个轻质小球,A带正电,A排斥B,B吸引C,C排斥D。那么D的带电情况可能会是?
  2. 查阅资料,了解静电对人体健康的危害和防护措施。