阅读:0       作者:严长生

摩擦起电和静电

几个世纪前,人们发现某些材料相互摩擦以后会相互吸引,例如:
  • 丝绸和玻璃摩擦后会相互吸引;
  • 石蜡和羊毛布摩擦后也会相互吸引。

但是,也有一些材料在摩擦以后会相互排斥,例如:
  • 在丝绸上摩擦后的两块玻璃会相互排斥;
  • 在羊毛布上摩擦后的两块石蜡也会相互排斥。

被摩擦后的物体在形状上虽然没有发生改变,但是它们之间却会相互吸引或者相互排斥,对于这种现象,人们推测,物体在摩擦过程中有一种看不见的“流体”从一个物体转移到了另一个物体。

本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)认为,摩擦的物体之间只有一种“流体”进行转移,物体之间之所以会相互吸引或相互排斥,是因为物体本身的“流体”过量或不足。例如,石蜡和羊毛布摩擦以后,羊毛布从石蜡身上夺走了一些“流体”,导致羊毛布上的“流体”比石蜡上的多。在它们的“流体”含量出现了差异后,这些“流体”又想获得原有的平衡,所以它们之间就产生了吸引力。

石蜡失去了一些“流体”,导致流体不足,所以富兰克林称它的流体是“负”的;羊毛得到了一些“流体”,导致流体过量,所以富兰克林称它的流体是“正”的。

后来人们知道,摩擦使得两种物体带了不同的电荷(Charge)才会相互吸引的。为了尊重先驱富兰克林,人们将石蜡所带的电荷称为负电荷(Negative charge),将羊毛布所带的电荷称为正电荷(Positive charge)

近代物理学表明,所有的物质都由原子(Atom)组成,原子又是由原子核(Nucleus)电子(Electron)组成,电子带负电,原子核带正电,它们相互抵消,所以原子整体上不带电。下节我们将会详细讲解原子核的结构。

富兰克林所说的“流体”转移,其实就是电子转移。当相互摩擦以后,电子会脱离原子,从一种材料转移到另一种材料上,使得两种材料的带电不平衡,得到电子的材料裸露出负电荷,失去电子的材料裸露出正电荷,异种电荷相互吸引,所以两种材料才会相互吸引,这就是摩擦起电的本质。

静电

物体之间“流体”(电子)不平衡的结果称为“静电(Static electricity)”。之所以被称为“静”的,是因为电子从一种绝缘材料转移到另一种绝缘材料后倾向于保持静止。换句话说,静电是指处于静止状态的电荷。

一般情况下,静电会给人们带来麻烦,所以要尽量防止。例如:
  • 静电会引起火药自然,所以要向火药中添加石墨;
  • 静电会破坏半导体电路,所以不要用指尖触摸电路板。

但是,静电有时候也有用武之地,例如静电复印、静电空气过滤器、高电压范德格拉夫发电机等。