初中科學/20.1 精靈般的電荷

維基教科書,自由的教學讀本
跳至導覽 跳至搜尋
 19.10* 哪種水最健康——活動探究十九 初中科學 > 第二十單元:功勳卓著的電
20.1 精靈般的電荷
20.2 連接電路 
主討論頁 · 格式指南 · 沙盒 · 知識點清單 · 測試與評價 · 作者 · 維基教科書首頁
閃電。
Livre ouvert.svg 這節課你將學到:
  1. 什麼是摩擦起電?為什麼摩擦能起電?
  2. 什麼是電荷?電荷分哪兩種?
  3. 帶電物體之間有着怎樣的關係?
  4. 什麼是靜電?靜電有什麼用途?
  5. 為什麼會發生閃電?應該怎樣防護?

夏天的中午,電閃雷鳴,大雨磅礴,其情其景可謂壯觀。然而,閃電可能會造成生命財產的損失甚至造成災難。你有想過:雷雨中劃破天際的閃電,與冬天脫毛衣時的「噼啪」聲,本質上是相同的嗎?這就是電荷的神奇! 那麼,這又是怎麼回事呢?

摩擦能起電[編輯]

這張光盤帶了電,所以它可以將紙屑這類輕小物體吸引起來。

在我們的生活中,electric)已經無處不在。電燈能給夜晚帶來光明、電話能夠使人們的通訊更便捷、電視電腦能夠豐富人們的生活、電冰箱能夠保存食物、吸塵器洗衣機可以幫人幹家務活……我們已經離不開電,很難想像沒有電的生活會是什麼樣子。

然而,如果有人對你說,你的鋼筆、塑料梳,甚至你本身都帶有電,你會相信嗎?你也許不會相信,因為你絲毫沒有觸電的感覺。那事實又如何呢?

將紙張撕成碎屑撒在桌子上,拿一支鋼筆在頭髮上用力摩擦,再將這支鋼筆接近桌上的紙屑,你就會發現,這支鋼筆已經能將小紙屑吸引起來了。我們說,是摩擦使這支鋼筆帶上了電,帶電的物體可以吸引紙屑等輕小物體。如果你把這支鋼筆放在身上,你還會感覺有一種麻麻的,好像觸電的感覺。這種現象,我們就叫做「摩擦起電」。

摩擦為什麼能起電[編輯]

摩擦能起電?這是為什麼呢?

鋼筆和頭髮摩擦,並不是只有鋼筆帶上了電,頭髮也帶上了電。而且這兩種電還剛好相反,一種叫正電,一種叫負電。也可以叫正電荷與負電荷。

我們知道,世間萬物,很多都是由分子和原子構成的,而分子中又含有原子,原子是由原子核和核外的電子組成的。原子核帶正電荷,電子帶負電荷。平常狀況下,一個原子裏,正電荷數目和負電荷數目是相等的,所以整個原子對外不顯電性,看起來不帶電。

但是,我們一旦摩擦,那就不一樣了。就拿絲綢和玻璃棒為例。如果拿玻璃棒與絲綢摩擦,組成玻璃棒的原子中的電子就會跑到組成絲綢的原子中去。這樣組成玻璃棒的原子裏,原子核帶的正電就會比電子帶的負電多,抵消不掉,總體就帶正電。反過來,組成絲綢的原子由於得到了帶負電的電子,所以總體帶負電。

同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。
驗電器。當物體帶有電而接觸驗電器時,其帶有的電荷會傳到下端,由於同種電荷相互排斥所以兩箔片會分開,分得越開帶電越多。

我們一般把與絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱作正電荷,而把與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷稱作負電荷。

Crystal Clear app ksirtet.png 實驗探究
  • 帶電物體間的關係:
    • 需要材料:用絲綢摩擦過的玻璃棒兩根、用毛皮摩擦過的橡膠棒兩根。
    • 實驗步驟
      1. 將兩根玻璃棒,或兩根橡膠棒互相碰觸,觀察情況。
      2. 將一根玻璃棒與一根橡膠棒互相碰觸,觀察其情況。

我們發現,正電荷之間或負電荷之間相互排斥,而正負電荷之間相互吸引。簡單說就是:同種電荷互相排斥、異種電荷互相吸引。正負電荷之間可以中和。

人們根據這一原理製造出了驗電器electroscope),它可以檢測一個物體究竟是否帶電。

靜電現象的利用與危害的防治[編輯]

一些油罐車後拖着鐵鏈。那是因為油罐內由於摩擦會產生靜電,鐵鏈可以把靜電及時導入大地,以防靜電積累引起油罐爆炸。
建築物上的避雷針,可以保護建築物免受雷電損害。

我們上面所提到的電荷都處在靜止狀態下,這樣的電荷叫靜電荷靜電electrostatic)。

靜電感應的原理已經成功地應用於工業界很多年了,對於眾多工業有極大的貢獻。發展成功的靜電油漆系統可以經濟地將各種漆,均勻地油漆於消費品表面,包括汽車、腳踏車等等其它產品,這就是靜電噴塗。靜電的運用主要有靜電除塵、靜電噴塗、靜電植絨、靜電複印、淨化空氣等。

但是,靜電對人類也有危害。靜電現象造成的電火花可能會引起短路、火災甚至爆炸,靜電對人體健康也有損害。防止靜電危害的方法之一是將靜電導至別處例如導入大地,此外增加空氣濕度也可以防止靜電積累。紡織廠房,雷管,炸藥等生產車間對空氣濕度要求特別嚴格,目的之一就是防止因靜電引起的爆炸。

雷電lightning)是大氣中的強放電現象,也是一種靜電現象。在積雨雲中,小水滴、冰晶等運動、摩擦、撞擊劇烈,致使其帶大量電荷。到了一定程度後這些電釋放出來,產生的火花就是閃電,產生的聲音就是雷聲。雷電往往會給人們的生命財產安全帶來巨大的損害。人們為了防止雷電傷害,建造了避雷針lightning rod)。避雷針豎立在建築物上,能讓雷電的電荷通過這根金屬針導入大地,從而避免建築物受到雷電損害。現代意義上的避雷針的發明者是美國的本傑明·富蘭克林(Benjamin Franklin),當時是一個雷雨天,他是用了一個捕捉雷電的風箏實驗作試驗。此風箏實驗證實了他的推測理論(天上的閃電與地上摩擦所起的靜電一個樣),並發明了避雷針。

課後自主學習[編輯]

  1. 已知A、B、C、D四個輕質小球,A帶正電,A排斥B,B吸引C,C排斥D。那麼D的帶電情況可能會是?
  2. 查閱資料,了解靜電對人體健康的危害和防護措施。