GCSE 科學/高階靜電主題
在閱讀本模組之前，請檢查是否需要。如果您打算參加基礎考試，您可能會發現您不需要做本頁上的工作。如有疑問，請諮詢您的老師。
|
| 電荷在這個 不均勻的導體上不均勻地分佈。這 兩個用紅色圈出的電子 看不見彼此。 導體的本體 擋住它們，並遮蔽它們。這 就是為什麼電荷會在 高度彎曲的區域周圍聚集。 |
當一個物體帶負電時，電子試圖在物體上散開，以儘可能地遠離彼此。這意味著它們會到達表面，而不是分散在整個物體中。在金屬物體上，物體所製成的材料會遮蔽電子彼此之間的影響。它們不會“看到”背面的電子。這意味著高度彎曲的物體可以容納比平坦物體更多的電子。對於一個複雜的形狀，電子傾向於在更彎曲的區域聚集，而遠離更平坦的區域。
例如，考慮一塊金晶體。{這個論點適用於所有材料}。通常，原子是完美的球形，並且完全中性。
Q1) 為什麼原子是中性的？
請記住，中性原子包含原子核中的正電荷和外殼中繞核運動的負電子。通常，正電荷中心和負電子中心在同一個地方：原子的確切中心。然而，如果我們把一個帶電物體靠近它們，就會發生一些重要的事情。請看右邊的圖。
|
一根帶電的棒被帶到晶體表面附近。{注意：沒有顯示棒，只顯示了它上面的電荷}。原子中的電子試圖遠離負電荷，因為它們被排斥。原子核中的正電荷試圖靠近負電荷，因為它們被吸引。結果是原子略微改變形狀。負電荷中心移到原子中心的右側，正電荷中心移到左側。我們說發生了電荷分離。
Q2) 如果我們靠近一根帶正電的棒，會發生什麼？
無論棒上的電荷是什麼，棒和晶體之間總存在吸引力。.
為了瞭解為什麼是這樣，我們需要了解靜電的另一個方面。排斥力或吸引力隨著距離的增加而減小。事實上，就像重力一樣，它隨著距離的平方而減小。這意味著如果你走到兩倍的距離，力就會變成四分之一。如果你走到三倍的距離，力就會變成九分之一，依此類推。現在再看圖。原子中的負電荷被棒排斥，正電荷被吸引，但正電荷更靠近，因此總的來說，存在吸引力。
Q3) 用一根帶正電的棒重複上面的論證，來說服你自己仍然存在吸引力。
|
| 延時攝影捕捉了夜間雷雨期間的多次雲對地 閃電。 |
閃電本質上就是一個巨大的火花。在雷雨中，大型雨雲中會發生電荷分離。沒有人真正確定如何發生這種情況，儘管它似乎是由冰晶相互摩擦並帶電造成的。但已知的是，雷雨雲的底部帶負電，頂部帶正電。雲的底部離地面更近，因此它在地面上感應出正電荷。當電壓足夠高時，雲和地球之間會產生火花；這就是閃電。火花非常熱，導致空氣迅速膨脹然後收縮；這會導致雷聲。
Q4) 為什麼閃電發生之前需要很高的電壓？
避雷針用於保護建築物免受雷擊。它們通常由一根帶有尖端的一段銅棒製成。它們安裝在高層建築物上，閃電會擊中它們，而不是建築物本身。
Q5) 你認為為什麼避雷針是用銅而不是更便宜的鐵製成的？
Q6) 為什麼避雷針有一個尖端？
Q7) 一般建議是，如果在暴風雨中被困在外，絕不應該站在一棵樹下。為什麼這個建議是好的？
|
總結
|