GCSE 科学/静电
你有没有注意到脱下毛衣时发出的噼啪声?你有没有注意到梳头后头发粘在脸上的情况?还有,气球摩擦后粘在墙上的现象?所有这些现象都是由静电造成的。静电是物质中电荷的不平衡。古希腊人首先注意到,当他们摩擦一块琥珀时,它会吸引小纸片。琥珀的希腊语是elektron,我们从这个词中得到了我们的电子和电的词。
通常,材料在电学上是中性的。这意味着它们没有带电。但这并不意味着材料内部没有电荷。所有材料都是由原子构成的。原子是由称为电子、质子和中子的粒子组成的。电子带负电,质子带正电,中子(正如你从名字中可以猜到的那样)不带电。材料部分由带电粒子组成。当材料中电子和质子的数量相同时,材料就不会带电。电子的负电荷正好抵消了质子的正电荷。
测试自己: Q1)锂元素有三个质子。一个中性的锂原子必须有多少个电子?
在原子内部,质子和中子牢固地结合在原子核中。然而,电子被束缚得更松散。一些电子可以在表面找到,如果表面被摩擦,它们可以被摩擦掉。这种电子的去除会使原子中的质子比电子多。由于质子带正电荷,它将带正电荷。带电的原子被称为离子。
当你在毛衣上摩擦气球时,一些电子从毛衣转移到气球上。毛衣会带正电荷。
测试自己: Q2)气球将带什么电荷?
毛衣带正电,气球带负电。气球粘在毛衣上。这是因为异种电荷相吸。如果你拿两个气球,都带负电,把它们放在一起,你会发现它们会相互排斥。这是因为同种电荷相斥。
测试自己 Q3)看看上面的气球。左边的两对气球相互排斥。右边的两对气球相互吸引。请注意,每一对气球中有一个气球带负电荷。另外两个气球上的电荷符号(正或负)是什么?
当积累的电荷量足够大时,就会产生火花。火花只是电子通过空气的流动。这有时非常危险。例如,流经管道中的汽油可以通过摩擦获得电荷。如果产生火花,它可能会点燃汽油。出于这个原因,管道要接地。接地意味着用铜线将管道连接到地面。与空气不同,铜是极好的导电体。电子可以轻松安全地流向地面,而不会产生火花。
有些设备利用火花。范德格拉夫起电机由一个与橡胶或塑料循环带接触的大金属圆顶组成。当皮带移动时,摩擦使它带电;电荷在金属圆顶上扩散,并在那里积累,直到电荷量足够大,足以产生火花。
在上面的图中,一个女孩站在洗碗盆上,触摸一个范德格拉夫起电机。
测试自己 Q4)你认为洗碗盆的作用是什么?
测试自己 Q5)解释为什么女孩的头发竖了起来(这可不是她的发型,而是电荷的作用)
总结
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