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有關(guān)電的基本知識(shí)

 百眼通 2014-08-01

一,磨擦起來(lái)兩種電荷

實(shí)驗(yàn):用綢子、毛皮或尼龍布料在玻璃棒、橡膠律或塑料棒上摩擦幾下,然后把棒靠近紙屑、頭發(fā)、羽毛等輕個(gè)物體(圖4-1),會(huì)看到什么現(xiàn)象?

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我們看到,摩擦過(guò)的玻璃棒、橡膠棒或塑料棒,能夠吸引輕小物體,摩擦過(guò)的物體有了吸引輕物體的性質(zhì),我們就說(shuō)物體帶了電,或者說(shuō),帶了電荷.

用摩擦的方法使物體帶電,叫做磨擦起電.摩擦起電的現(xiàn)象在日常生活中也可以看到.在空氣干燥的時(shí)候,用塑料梳子梳頭發(fā),頭發(fā)會(huì)隨著流子飄起來(lái),就是因?yàn)槭嶙訋Я穗姡^發(fā)的緣故.

兩種電荷研究發(fā)現(xiàn):用綢子摩擦過(guò)的兩根玻璃棒互相排斥,用電毛皮摩擦過(guò)的兩根橡膠棒也互相排斥(圖4-2甲);但是用綢子摩擦過(guò)的玻璃岸跟用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒互相吸引(圖4-2乙).這個(gè)現(xiàn)象使人們認(rèn)識(shí)到,用綢子摩擦過(guò)的玻璃岸上帶的用跟用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶的電是不同的.4.2.JPG (27347 字節(jié))

用摩擦起電的方法可以使各種各樣的物質(zhì)帶電.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶電后的物體凡是跟綢子摩擦過(guò)的玻璃棒互相吸引的,必定跟毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒互相排斥:凡是跟毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒互相吸引的,必定跟綢子摩擦過(guò)的玻璃棒互相排斥.這些事實(shí)使人們認(rèn)識(shí)到自然界中只有兩種電荷,人們把綢子磨擦過(guò)的玻璃棒上帶的電荷叫做正電荷,毛皮磨擦過(guò)的橡膠棒上帶的電荷叫做負(fù)電荷.

電量實(shí)驗(yàn)室里常用一種叫做驗(yàn)電器的儀物體是否帶電.用帶電體接觸驗(yàn)用器的金屬球,就有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器的兩片金屬箔上,這兩片金屬箔由于帶同種電荷相互排斥而張開(kāi)(圖4-3).

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實(shí)驗(yàn)經(jīng)經(jīng)磨擦幾下玻璃棒,然后用棒接觸驗(yàn)電器的金屬球:再用力多摩擦幾下玻璃棒,用律接觸另一個(gè)相同的驗(yàn)電器。觀察驗(yàn)電器金屬箔張開(kāi)的角度.

兩驗(yàn)電器金屬箔張開(kāi)的角度并不相同,后一種情況張開(kāi)的角度大,張開(kāi)的角度大,表示傳給驗(yàn)電器的電荷多。

電荷的多少叫做電量.電量的單位是庫(kù)侖,簡(jiǎn)稱庫(kù),符號(hào)是C.一根摩擦過(guò)的玻璃棒或橡膠棒上所帶的電量,大約只有10-7庫(kù).一片帶電的云上所帶的電量,大約有幾十庫(kù).

在圖4-3所示的實(shí)驗(yàn)中,驗(yàn)電器帶正電后,如果再用帶負(fù)電的橡膠棒去接觸驗(yàn)電器的金屬球,會(huì)看到金屬箔張開(kāi)的角度減小,這表示正負(fù)電荷放在一起會(huì)互相抵消.如果兩者電量相等,驗(yàn)電器的金屬箔將不再?gòu)堥_(kāi),即正負(fù)電行完全抵消.放在一起的等量異種電荷完全抵消的現(xiàn)象,叫做中和。


二,磨擦起電的原因

摩擦起電的原因是什么?要解釋摩擦起電現(xiàn)象,需要知道一些關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí).

原子結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)科學(xué)家世世代代的研究,現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,一切物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的.分子又是由原子構(gòu)成的。

例如,水是由水分子構(gòu)成的,水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的。分子和原子都是很小的微粒。不但用眼睛看不到,用一般的顯微鏡也看不到。把原子看作球形,一般原子的半徑只有10-10米左右。設(shè)想把1億個(gè)氫原子一個(gè)挨著一個(gè)地排成一行,也只有幾厘米長(zhǎng)。

直到19世紀(jì)末時(shí),人們還以為原子是組成物質(zhì)的最小微粒,不能再分。1897年英國(guó)科學(xué)家湯姆生1856~1940)發(fā)現(xiàn)了比原子小得多的帶負(fù)電的粒子——電子,并且實(shí)驗(yàn)證明了電子的普遍存在,它是比原子更基本的物質(zhì)單無(wú),從此揭示出原子是具有結(jié)構(gòu)的。

原子是由位于中心的原子核和核外的電子組成的。原子該比原子小得多,原子核的半徑相當(dāng)于原子半徑的十萬(wàn)分之一。如果把原子比作直徑為100米的大球,原子標(biāo)則相當(dāng)于一粒綠豆的大小,原子核的質(zhì)量比電子大得多,幾乎集中了原子的全部質(zhì)量。

原子該帶正電,電子帶負(fù)電,電子在原子核的電力吸引作用下,在核外繞核運(yùn)動(dòng)。原子的這種結(jié)構(gòu)稱為核武結(jié)構(gòu),它同太陽(yáng)系中各行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的情形有些相似。

電子是帶有最小負(fù)電荷的粒子,人們已經(jīng)知道這個(gè)最小電量為1.6x10-19庫(kù)侖,并把它稱作元電荷,常用符號(hào)e來(lái)表示它。任何帶電體所帶的電量都是e的整教倍,你算一算,多少個(gè)電子所帶的電量等干1庫(kù)侖。在通常情況下,原子該所帶的正電荷與核外電子總共所帶的負(fù)電荷在數(shù)量上相等,整個(gè)原子是中性,也就是對(duì)外不顯示帶電的性質(zhì)。不同物質(zhì)的原子,原子核所帶的電量并不相同,該外電子的數(shù)目也不相同。氫原子的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,原子該帶有1個(gè)基本電荷的電量,核外只有1個(gè)電子。氧原子該帶有8個(gè)基本電荷的電量,核外有8個(gè)電子(圖4-4)。

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磨擦起電的原因在通常情況下,原子是中性的,由原子組成的物體也呈中性。那么,當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦的時(shí)候,為什么物體能帶電呢?原來(lái)不同物質(zhì)的原子核束縛電子的本領(lǐng)不同。兩個(gè)物體互相磨擦?xí)r,哪個(gè)物體的原子核束縛電子的本領(lǐng)弱,它的一些電子就會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上;失去電子的物體因缺少電子而帶正電,得到電子的物體因?yàn)橛卸嘤嚯娮佣鴰У攘康呢?fù)電。

可見(jiàn),摩擦起用并不是創(chuàng)造了電荷,只是電行從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,使正負(fù)電荷分開(kāi)。

第三節(jié)  電流

水在在水管中沿著一定方向流動(dòng),水管中就有了水流,電荷在電路中沿著一定方向移動(dòng),電路中就有了電流,電荷的定向移動(dòng)形成電流。

實(shí)驗(yàn)照?qǐng)D4-6那樣,把小燈泡與干電池連接起來(lái),合上開(kāi)關(guān),小燈泡就持續(xù)發(fā)光(圖甲);打開(kāi)開(kāi)關(guān),小燈泡就熄滅了(圖乙)。

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小燈泡持續(xù)發(fā)光,表示有持續(xù)電流通過(guò)小燈泡的燈。絲。這個(gè)持續(xù)電流是由于電池是由于電池提供的,像干電池這樣能夠提供持續(xù)電流的裝置,叫做電源。干電池是電源,實(shí)驗(yàn)室里用的蓄電化也是電源(圖4-7)。電源有兩個(gè)極,一個(gè)正極,一個(gè)負(fù)極。電源的作用是在電源內(nèi)部不斷地使正極聚集正電荷,以持續(xù)對(duì)外供電。摩擦起電是用摩擦的方法,使正負(fù)電荷分開(kāi)的。干電池和蓄電池是用化學(xué)的方法,使正負(fù)電荷分開(kāi)的,從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來(lái)看,電源是把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置,干電池、蓄電池對(duì)外供電時(shí),電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)變化,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

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大量用電時(shí)的電源,是發(fā)電站里的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)通過(guò)電線把電送給工廠、農(nóng)村以及千家萬(wàn)戶。發(fā)電機(jī)發(fā)出的時(shí)候,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,它的原理,我們將在第十二章學(xué)習(xí)。

電流的方向水流有力向,那就是水的流動(dòng)力向。電流的方向又是怎樣的呢?

電行有兩種,電路中有電流時(shí),發(fā)生定向移動(dòng)的電行可能是壓電荷,也可能是負(fù)電荷,還可能是正負(fù)電荷同時(shí)向相反方向發(fā)生定向移動(dòng)。在19世紀(jì)初,物理學(xué)家剛剛開(kāi)始研究電流時(shí),并不清楚在不同的情況下究竟是什么電荷在移動(dòng),當(dāng)時(shí)就把正電荷移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向,這規(guī)定一直沿用至今。

按照這個(gè)規(guī)定,在電源外部,電流的方向是從電源的正極向負(fù)極(圖4-8)。

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