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FHSST 物理/靜電學/電荷

來自華夏公益教科書
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靜電學
定義 - 電荷 - 靜電力 - 電場 - 電勢 - 重要方程和量

我們周圍的所有物體(包括人!)都包含大量的電荷。電荷可以是負的或正的,以庫侖 (C) 為單位測量。通常,物體包含相同數量的正電荷和負電荷,因此其影響並不明顯,物體被稱為帶電中性。但是,如果產生少量的不平衡(即物體上一種型別的電荷比另一種型別多一點),則稱該物體帶電。

一些相當有趣的例子說明了當一個人帶電時會發生什麼,例如當您用塑膠梳子梳頭時,頭髮就會豎起來!另一個例子是,當你快速走過尼龍地毯,然後觸控金屬門把手時,你會感到輕微的電擊(或者你可以觸碰你的朋友,然後給他們一個輕微的電擊!)。

電荷還有另外 3 個重要屬性。

  • 電荷總是守恆的。電荷就像能量一樣,不能被創造或毀滅。
  • 電荷以離散包的形式存在。電荷的最小單位是由一個電子攜帶的,稱為基本電荷 e,按照慣例,它具有負號()。
  • 帶電物體之間會施加靜電力。同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。

“電子”一詞來自希臘語中的琥珀!古希臘人觀察到,如果你摩擦一塊琥珀,

你可以用它來拾取稻草。(吸引的靜電力!)

你可以很容易地透過一個非常簡單的實驗來驗證同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。拿一根玻璃棒,用一塊絲綢摩擦它,然後用一根繩子從中間懸掛起來,使其可以自由移動。如果你然後把另一根以相同方式充電的玻璃棒靠近它,你會看到繩子上的玻璃棒遠離你手中的玻璃棒,即它被排斥了。然而,如果你拿一根塑膠棒,用一塊毛皮摩擦它,然後把它靠近繩子上的玻璃棒,你會看到繩子上的玻璃棒轉向你手中的塑膠棒,即它被吸引了!

實際上發生的是,當你用絲綢摩擦玻璃時,少量負電荷從玻璃轉移到絲綢上,導致玻璃上的負電荷少於正電荷,使其帶正電。當你用毛皮摩擦塑膠棒時,你將少量負電荷轉移到塑膠棒上,因此它上面帶負電荷多於正電荷,使其帶負電

導體和絕緣體

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一些材料允許電荷載流子相對自由地透過它們(例如大多數金屬、自來水、人體),這些材料被稱為導體。其他不允許電荷載流子透過它們的材料(例如塑膠、玻璃)被稱為非導體或絕緣體。

另外:如上所述,電荷的基本單位,即基本電荷 e,是由電子攜帶的。在導電材料(例如銅)中,當原子鍵合形成材料時,一些最外層、鬆散結合的電子會從各個原子中分離出來,因此能夠自由移動。這些電子攜帶的電荷可以在材料中移動!在絕緣體中,幾乎沒有自由電子,因此電荷無法在材料中移動。

如果在絕緣體上放上過量的電荷,它會留在放置的地方,並且在物體上的那個區域會集中電荷。然而,如果在導體上放上過量的電荷,同種電荷會相互排斥並在物體表面擴散。當兩個導體接觸時,它們上面的總電荷在兩者之間共享。如果兩個導體相同,那麼每個導體都會剩下總電荷的一半。

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