静电场

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静电现象

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各种物质的原子核对电子的束缚能力不同,因而物质得失电子的本领也不同,这就造成了摩擦起电等各种带电现象。金属的外层电子容易丢失,这些从原子内跑出来的电子叫做“自由电子”,所以金属容易导电。绝缘体内的电子受到原子核的束缚,不容易成为自由电子,所以它不容易导电。但是利用强电力作用、高温等方法可以使一部分电子摆脱原子核的束缚,成为自由电子,于是绝缘体变成了导体。

任何物质都是由原子组合而成,而原子的基本结构为质子、中子及电子。科学家们将质子定义为正电,中子不带电,电子带负电。在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负电平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是由于外界作用如摩擦或以各种能量(如动能、位能、热能、化学能等)的形式作用会使原子的正负电不平衡。在日常生活中所说的摩擦实质上就是一种不断接触与分离的过程。有些情况下不摩擦也能产生静电,如感应静电起电,热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等。任何两个不同材质的物体只要接触后分离就能产生静电,流动的空气当然能产生静电。为什么流动空气会产生静电呢?因为空气也是由原子组合而成,所以可以这么说,在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能,但可以采取一些措施控制静电使其不产生危害。电的发现
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早在公元前585年,古希腊哲学家塞利斯,已经发现了摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体。
我国东汉时期的王充在《论衡》一书中提到”顿牟掇芥”等问题,所谓顿牟就是琥珀,掇芥意即吸引籽菜,就是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。西汉末年,有关于”玳瑁吸(细小物体之意)的记载,以及”元始中(公元三年)……矛端生火”,即金属制的矛的尖端放电的记载。晋朝(公元三世纪)还有关于摩擦起电引起放电现象的记载:”今人梳头,解著衣,有随梳解结,有光者,亦有声。
1发现历程
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人物在对电现象的早期研究中,最早进行系统研究的首推英国医生威廉.吉尔伯特。
1660年

马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机,他用硫磺制成形如地球仪的可转动物体,用干燥的手掌擦着干燥的球体使之停止可获得电,盖利克的摩擦起电机经过不断改进,在静电实验中起着非常重要的作用。
1731年

英国牧师格雷从实验中发现,由摩擦产生的电在玻璃和丝绸这类物体上可以保持下来而不流动,而有的物体如金属,它们不能由摩擦而产生电,但却可以用金属丝把房里摩擦产生的电引出来绕花园一周,在末端仍具有对轻小物体的吸引作用,他第一次分清了导体和绝缘体,并认为电是一种流体。
1745年

德国牧师克茉斯脱,试用一根钉子把电引到瓶子里去,当他一手握瓶,一手摸钉子时,受到了明显的电击。1746年,荷兰莱顿城莱顿大学的教授彼得.冯.慕欣布罗克无意中发现了同样的现象。
穆欣布罗克 的发现,使电学史上第一个保存电荷的容器诞生了。它是一个玻璃瓶,瓶里瓶外分别贴有锡箔,瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接,金属棒的上端是一个金属球,由于它是在莱顿城发明的。所以叫做莱顿瓶,这就是最初的电容器莱顿瓶很快在欧洲引起了强烈的反响,电学家们不仅利用它们作了大量的实验,而且做了大量的示范表演,有人用它来点燃酒精和火药。其中最壮观的是法国人诺莱特在巴黎一座大教堂前所作的表演,诺莱特邀请了路易十五的皇室成员临场观看莱顿瓶的表演,他让七百名修道士手拉手排成一行,队伍全长达900英尺(约275米)。然后,诺莱特让排头的修道士用手握住莱顿瓶,让排尾的握瓶的引线,一瞬间,七百名修道士,因受电击几乎同时跳起来,在场的人无不为之口瞪目呆,诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电的巨大威力。
1746年

英国伦敦一名叫柯林森的物理学家,通过邮寄向美国费城的本杰明.富兰克林赠送了一只莱顿瓶,并在信中向他介绍了使用方法,这直导致了1752年富兰克林著名 的费城实验。 他用风筝将”天电”引了下来,把天电收集到莱顿瓶中,从而弄明白了”天电”和”地电”原来是一回事。
十八世纪后期,贝内特发明验电器,这种仪器一直沿用到现在,它可以近似地测量一个物体上所带的电量。另外,1785年,库仑发明扭秤,用它来测量静电力, 推导出库仑定律, 并将这一 定律推广到磁力测量上 。 科学家使用了验电器 和扭秤后 ,使静电现象的研究工作从定性走上了定量的道路。
静电现象,

在日常生活中,我们用梳子在理头发的时候,常常会发现毛发在高压静电场力的作用下形成射线状。我们在每天夜晚脱衣服的时候,也常常会发现一种闪光效应和劈了啪啦的闪光声响。有时,我们在触摸“猫或狗”的皮毛时,你会受到微量的“电击”。还有,你用梳子理一下你的头发,你就可以将碎纸屑吸引起来,这就是我们常说的“电”现象。有很多种物体在运动中,都可生成两边的端点带有正负电荷的电场效应,当电荷量聚集达到数万伏的高压时,它就会向四周的其它物体产生电荷放电,这就是物体的摩擦起电状态。
静电现象包括许多大自然例子,像塑胶袋与手之间的吸引、似乎是自发性的谷仓爆炸、在制造过程中电子元件的损毁、影印机的运作原理等等。当一个物体的表面接触到其它表面时,电荷集结于这物体表面成为静电。虽然电荷交换是因为两个表面的接触和分开而产生的,只有当其中一个表面的电阻很高时,电流变的很小,电荷交换的效应才会被注意到。因为,电荷会被入陷于那表面,在那里度过很长一段时间,足够让这效应被观察到的一段时间。
在公元前六世纪,人类就发现琥珀摩擦后,能够吸引轻小物体的“静电现象”。这是自由电荷在物体之间转移后,所呈现的电性。此外丝绸或毛料摩擦时,产生的小火花,是电荷中和的效果。“雷电”则是大自然中,因为云层累积的正负电荷剧烈中和,所产生的电光、雷声、热量。

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