初中科學/20.1 精靈般的電荷
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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
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在我們的生活中，電（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，一個原子裡，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裡，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。
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。
 實驗探究
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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
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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或靜電（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班傑明·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]- 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？
- 查閱資料，了解靜電對人體健康的危害和防護措施。