初中科学/20.1 精灵般的电荷
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这节课你将学到： |
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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
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在我们的生活中，电（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。
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。
 实验探究
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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
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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或静电（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]- 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？
- 查阅资料，了解静电对人体健康的危害和防护措施。