电子学/静电
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这是一个粗略的草稿。
由于这是一本书,它应该包含历史故事和一些内容来使其更有趣。例如,本节中提到了希腊人和琥珀。
当一个孤立的原子具有相同数量的电子和质子时,它没有总电荷。单个电荷相互抵消。据说它是中性的。
一个电子数量比质子数量多的原子带负电。该原子将倾向于吸引其他带正电荷的粒子,并排斥带负电荷的粒子。
一个电子数量比质子数量少的原子带正电。该原子将吸引负粒子(如孤立的电子或带负电的原子)并排斥正粒子(如孤立的质子或带正电的原子)。
如果将一个孤立的质子和电子彼此靠近放置(或者即使相距很远,只要附近没有其他东西),它们将相互靠近,直到电子“附着”到质子上,形成一个氢原子。一个带正电(缺少电子)的金属原子和一个自由电子将以同样的方式表现。
宏观物体也是如此。一个金属球,其原子具有相同数量的电子和质子,是中性的。此外,如果有几个原子带正电或负电,则称整个物体带电。如果物体上只有少数原子带电,则可能不会注意到这一点。
带电的金属球会根据与单个粒子相同的规则相互吸引和排斥。
一个孤立的金属球,其电子过多,将倾向于使其多余的电子均匀地分布在球体表面(而不是在内部)。这是因为电子相互排斥,并试图尽可能地远离彼此。在一个带正电的球体上,正电荷(缺少电子)也由于其缺少电子而均匀地分布在表面上。(谈谈法拉第笼的屏蔽特性)在球体内没有电荷。
在绝缘球的情况下,电荷不会在整个物体中移动,它只是停留在那里。该物体中的电子不会不断地从一个原子移动到另一个原子,因此空洞无法被其邻居填补。
范德格拉夫发电机基本上是一个电子泵(或“电荷泵”。它利用摩擦起电效应从一个导体中获取电子,并将其沉积到另一个导体上。摩擦起电效应是当两种不同的材料接触然后分离时产生的。一种材料将更有可能吸引额外的电子,一些电子将从一种材料转移到另一种材料。范德格拉夫发电机使用一根紧贴在两种不同材料的滚筒之间的丝绸或橡胶皮带来实现这一点。当皮带接触一个滚筒然后分离时,它会从滚筒上获取电荷。当它接触另一个滚筒然后分离时,它会释放电荷。
因此,它使一个滚筒带正电,另一个滚筒带负电。电子由金属刷供应到一个滚筒,并从另一个滚筒提取,金属刷连接到大型导体。由于它们之间的距离,这会在导体之间产生电压。
(我们真的需要详细说明这一点吗?……我想作为最基本的电路的例子,这是一个很好的例子。也许我们可以链接到维基百科的摩擦起电效应?这是我不喜欢维基教科书的地方。你必须提供所有背景信息,而不是简单地将他们引导到相关信息。)