解释“摩擦起电”是怎样产生的

2025-02-10 18:19:30111 次浏览

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摩擦起电是通过两种不同物体相互摩擦后,一种物体带正电,另一种物体带负电的现象。这一过程实际上是电子从一个物体转移到另一个物体的结果。因此,当两个原本不带电的物体通过摩擦起电时,它们所带的电量在数值上必定相等。自然界中只存在两种电荷:正电荷和负电荷。规定绸子摩擦过的玻璃棒带的是正电荷,毛皮摩擦过的橡胶棒带的是负电荷。

电荷间的作用表现为同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。任何两个物体摩擦都可以起电。18世纪中期,美国科学家富兰克林通过分析和研究,认为存在两种性质不同的电,即正电和负电。物体因摩擦而带的电,不是正电就是负电。科学上规定:与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电相同的,称为正电;与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电相同的,称为负电。

摩擦起电是一种现象,近代科学告诉我们,任何物体都是由原子构成的,而原子由带正电的原子核和带负电的电子组成,电子绕原子核运动。在通常情况下,原子核带的正电荷数与核外电子带的负电荷数相等,因此整个物体是中性的。原子核里的正电荷数量很难改变,而核外电子却能脱离原子核的束缚,转移到另一物体上,从而使核外电子带的负电荷数目改变。当物体失去电子时,它的电子带的负电荷总数比原子核的正电荷少,就显示出正电;相反,原本中性的物体,当得到电子时,就显示出带负电。

两个物体互相摩擦时,必定有一个物体失去一些电子,另一个物体得到多余的电子。例如,用玻璃棒与丝绸摩擦,玻璃棒的一些电子转移到丝绸上,玻璃棒因失去电子而带正电,丝绸因得到电子而带负电。用橡胶棒与毛皮摩擦,毛皮的一些电子转移到橡胶棒上,毛皮带正电,橡胶棒带负电。

利用一些容易起电的同种材料进行相互摩擦,两个摩擦表面就会出现带电现象。通过进一步的实验表明,两个表面所带电荷为同性电荷,并且有的材料摩擦可以带同性正电荷,有的摩擦后可以带同性负电荷。在排除了外界的影响之后,实验仍能得到相同的结果。

将介质表面污染考虑进去,可以解释此现象。介质在未摩擦之前会在周围的环境中受到一定程度的污染,污染的结果是介质和污染物之间因接触而产生了偶电层。摩擦会使一部分污染脱离介质表面,从而脱离部分的介质与污染之间的偶电层也随之分离,使介质带上电荷。因为介质相同,且污染物也相同,偶电层也是相同的,故偶电层脱离时,介质上带上同种电荷。

摩擦起电的英文解释为:electrificationbyfriction。我们知道物质由分子构成,分子由原子构成,而原子又是由带正电的原子核和绕原子核高速运动的电子所构成。电子带负电,原子核带正电。电子的转移,因为这种电荷不流动,被称为“静电”。人体静电的电压最高可达2万伏左右。在冬天干燥的空气里,人体带电,只要人一走动,空气与衣服之间的摩擦就使人体储存了静电。因此,当手触及门上的金属把手等导体就会放电,感觉就像被麻了一下。同种电荷互相排斥,异种电荷相互吸引。

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