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探秘神奇的静电现象 精选

已有 3916 次阅读 2018-1-21 21:47 |个人分类:听罗老师讲展品|系统分类:科普集锦| 静电, 德谟克利特, 泰勒斯, 电荷

小朋友们,你们好,欢迎来到“听罗老师讲展品”科学小课堂,在这里,我会为大家介绍一些科技馆展品背后的小故事,今天我们要聊的是——“静电板”。

我想你们在寒冷干燥的冬天一定有过这样的苦恼:在梳头时,当梳子滑过头发之后,头发就会飘起来,或者有时脱衣服,会听到“噼啪”的声音,如果是在晚上关了灯之后,我们还会看到一些小火星闪出来,再不然就是当两个小朋友星湖碰到时,会觉得手指尖会有一种刺痛的感觉,虽然这种不舒服的感觉只发生在一瞬间,但也还是会让我们觉得很不舒服。你知道造成这些现象的原因是什么吗?


我想很多小朋友一定早就知道答案了。答案就是“静电”,但是你知道静电是怎么产生的么?也许有的小朋友会说是因为摩擦,那么为什么摩擦就会产生静电呢?


在这里,我们就不得不提到一个人,这个人叫做德谟克利特,他生活在两千多年前的古希腊,他提出了一个理论:世间所有的物质,包括人类都是由一种看不见的、极其微小的粒子聚集而成的,这些粒子是实心的,而且不可分裂,德谟克利特将这些粒子称为“原子”(atom),这个词源于古希腊文字“atomos”,意思是“不可分的”,在他看来,物质的本原就是原子,但可惜的是,在德谟克利特的那个时代,他的这个观点并没有被大家所接受,一直到一千多年后,才由另外一位科学家道尔顿通过实验得到了证实。

现在我们都知道物质是由分子组成的,分子则是由原子组成的,而在原子中,又有带负电荷的电子和带正电荷的质子共同组成,通常,一个原子的质子数和电子数相同,正负抵消,所以就表现出不带电的现象。但是当两个不同的物体相互接触时,电子就会脱离原来的轨道转移到另一个物体,这时原来物体的电子数就会减少,负电荷就会减少,而质子的数量保持不变,于是,带正电荷的质子数量相对较多,这样这个物体就会带正电,而另一个物体则会因为得到了更多的带负电荷的电子,从而带负电,在这个过程中,电荷就会积聚,从而使物体带上静电,这种物体接触后分离产生的静电现象就是“接触分离”起电。值得一提的是,因为摩擦本来就是一个不断接触—分离—接触—分离的过程,所以在日常生活中的物体都有可能会因为移动或摩擦而产生静电,比如我们平时在脱衣服时所产生的静电就是“接触分离”起电。另外,由于液体和气体也是由原子组成的,因此也会因为接触分离而产生静电,最常见的现象就是“闪电”。


静电现象的发现最早可以追溯到两千多年前的古希腊,当时有一位科学家叫做泰勒斯,他发现琥珀经过毛皮、丝绸摩擦之后可以吸引一些轻小的物体,泰勒斯认为,琥珀之所以具有这种这种性质,是因为摩擦使它具有了和天然磁石一样的“磁性”,尽管后来科学家证实了琥珀的这种性质和天然磁石的磁性截然不同,但人们还是将泰勒斯视为有历史记载的静电实验第一人。

无独有偶,在我国东汉年间,一位叫做王充的人写了一本名为《论衡》的书,他在书中写道:“顿牟掇芥,磁石引针,皆以其真是,不假他类。他类肖似,不能掇取者,何也?气性异殊,不能相感动也。”(《论衡·乱龙篇》)所谓“顿牟”就是琥珀(也有玳瑁甲壳的说法),意思就是摩擦过的琥珀可以吸引芥籽(一说是草、纸等微小屑末),磁石可以吸引铁针,这是因为它们“气性”相同,但琥珀、磁石由于彼此气性不同,所以不能相互吸引。西晋时期一位叫做张华的人写了一部《博物志》,里面记载:“今人梳头、脱着衣时,有随梳、解结有光者,也有咤声。”这段话就是说当人梳头或脱衣时,会由于摩擦产生小火星,同时还伴有轻微的响声,这在当时可谓是对静电现象最详尽的描述了。

对静电进行系统研究的第一人是英国科学家吉尔伯特,他经过实验得出结论:当琥珀、金刚石、蓝宝石、硫磺等在摩擦之后,都可以吸引轻小的物体,吉尔伯特将它们称做带电体,同时,吉尔伯特还发现,这种性质和天然磁石的磁性有着本质的区别,并用拉丁语为这种摩擦后可以吸引轻小物体的性质命名为“electricus”,也就是“电”。此后,吉尔伯特在多次实验占用进一步发现了离带电体越近,吸引力就越强,如果带电体处于潮湿的环境中,那么,这种吸引力就会消失,并制作了世界上第一台验电器,在吉尔伯特生活的那个时代,这些研究具有十分重要的意义。

怎么样,你们一定想不到一个小小的静电板原来还有这么多有趣的故事!其实每一个科学奥秘的发现都经历了一代又一代科学家们的不懈实践,就让我们向这些伟大的科学家们致敬,学习他们这种细心观察、勇于实践的科学精神,好了,今天的“听罗老师讲展品”就说到这儿,咱们下周再见!



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