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趣味物理——电的“前世今生”

阅读量:3645800 2019-10-21


眼见为实
    我们总能在生活中发现很多神奇的现象,比如:秋冬季节,长发飘飘的女生看起来总是“炸毛”的,女生自己也会有体验,用塑料梳子梳头发,越梳飞起来的头发越多。
    冬天穿的毛衣、大衣,晚上脱掉的时候总能听到噼里啪啦的声响,关着灯脱衣服的时候,甚至能看到火花。
    这样的现象还有很多很多,你遇见过的有哪些呢?



由来已久

    那这些现象为什么会出现,不止我们有这个疑惑。远在2500年前,古希腊有一个叫塞利斯的人发现,用毛皮去摩擦琥珀(一种自然宝石),这块被摩擦过的琥珀能吸引一些像绒毛、麦秆等一些轻小的物体。那时间的人们无法诠释这种现象,只好说:琥珀中存在一种特殊神力。他们把这种特殊神力称作“电”。这个词就是从希腊文的“琥珀”这个词演变而来的。

     到了公元1600 年,英国医生吉尔伯特(1544~1603)发现用摩擦的方法不仅可以使琥珀具有吸引轻小物体的性质,而且还可以使不少其他的物体如玻璃棒、硫磺、瓷、松香等具有吸引轻小物体的性质。他把这种吸引力称为“电力”。

    18世纪中期,美国科学家富兰克林经过分析和研究,认为世界上有且只有两种性质不同的电荷,并将它们命名为正电荷和负电荷。

闪亮登场
    没错,这些现象的统一名称叫摩擦起电。
    在空气干燥的时候,用塑料尺子在裤子上摩擦,然后靠近小纸片,尺子会把小纸片吸过来。这种现象是因为尺子与裤子摩擦后带上了静电,因此可以吸引轻小物体。实际上任何两个物体摩擦都可以起电。
    用摩擦的方法使物体带电,这种现象就叫做摩擦起电。
被吸起来的小纸片
    我们继续挖掘,为什么摩擦后会带电?
    常见的物质是由分子、原子构成的。有的分子由多个原子构成,有的分子只由一个原子构成。
    20 世纪初科学家发现,原子也有进一步的结构,它的中心是原子核,在原子核周围,有一定数目的电子在核外运动。
原子核带正电。在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相等,原子整体不显电性,物体对外也不显电性。
    不同物质的原子核束缚电子的本领不同。当两个物体摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上。失去电子的物体因为缺少电子而带正电,得到电子的物体因为有了多余电子而带等量的负电。
    究其本质,摩擦起电并不是创造了电,只是使客观上存在的电子从一个物体转移到另一个物体上。
    那么让我们来看一些物体对电子的束缚能力吧,根据下边这幅图我们就可以自己判断两个物体摩擦后,各自带什么电了。

富兰克林
    富兰克林是美国物理学家、政治家。
    对物理学的贡献主要在电学方面,是探索电学的先驱者之一。他曾经作过著名的“风筝实验”,创造了许多专用名词如正电、负电、导电体、电池、充电、放电等成为世界通用的词汇。
    除了电学,他对热学、光学、数学等许多学科都有重大贡献。
    他那本著名的《富兰克林自传》大家应该都不陌生。
“风筝实验”
    1752年6月的一天,阴云密布,电闪雷鸣,一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子威廉一道,带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。
    富兰克林高举起风筝,他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大,风筝很快就被放上高空。刹那,雷电交加,大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线,父子俩焦急的期待着,此时,刚好一道闪电从风筝上掠过,富兰克林用手靠近风筝上的铁丝,立即掠过一种恐怖的麻木感。
    他抑制不住内心的激动,大声呼喊:“威廉,我被电击了!成功了!成功了!我捉住‘天电’了!!”随后,他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。
    回到家里以后,富兰克林用雷电进行了各种电学实验,证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的想法,在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。

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