第 11 章 第 1 节 简单的静电现象
第 章 静电与电流
俯瞰城市,璀璨的灯光营造出迷人的夜景。一道耀眼的闪电划过,将夜空照耀得分外明亮。灯光、闪电以及各种电器的工作都与电有关。本章我们将学习静电和简单电路的相关知识。
通过本章内容的学习,你将了解静电现象、电流和电压,认识串联电路和并联电路;学会测量电流和电压;经历探究串联电路和并联电路中电流、电压特点的过程;感悟电与人类社会的密切联系。
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简单的静电现象
早在公元前 6 世纪,人们就发现用毛皮或毛织物摩擦过的琥珀,能够吸引羽毛、头发等轻小物体。我国汉朝时期的文献也记载了摩擦过的玳瑁可以吸引细小物体的现象。这些都是静电现象。类似的现象在我们生活中也很常见,摩擦过的气球能吸起小纸片(图 11–1–1),用塑料梳子梳头发时,头发会随梳子飘起来。这是为什么呢?
什么是摩擦起电现象?
塑料笔杆在头发上摩擦几下后能吸起碎纸屑;与丝绸摩擦过的玻璃棒也能吸起碎纸屑。这是因为摩擦过的笔杆、玻璃棒都带上了“电”,或者说带了电荷,此时,这些物体就叫做带电体。带电体能吸引轻小物体。用摩擦的方法使物体带电叫做摩擦起电。
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通过大量实验发现,任何物体带电后,它所带的电荷不是与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷的性质相同,就是与用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷的性质相同,所以自然界中只存在两种电荷。
在物理学中,把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷(positive charge),把用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷(negative charge)。
如图 11–1–2 所示,手持带电棒靠近静止悬挂的另一根带电棒,观察并描述实验现象。
用毛皮摩擦过的橡胶棒
大量实验表明,电荷间存在相互作用,表现为吸引或排斥。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
实验室里常用验电器(图 11–1–3)来检验物体是否带电,它是根据电荷间的相互作用原理制成的。当带电体接触到验电器的金属球时,就会有一部分电荷转移到金属杆上,金属箔与金属杆由于带同种电荷相互排斥而张开。带电体带的电荷越多,验电器金属箔张开的角度越大。
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如何判断物体能否导电?
电荷可以在金属中转移,金属可以导电,但并不是所有的物体都能导电,我们可以用验电器来简单判断物体能否导电。
用验电器判断物体能否导电
如图 11–1–4 所示,取两个相同的验电器 A 和 B:使 A 与带电体接触,A 带电后其金属箔张开;B 不带电,B 的金属箔闭合。
①用木棒把 A、B 的金属球连接起来,观察 A、B 的金属箔张角变化的情况。
②用木夹夹住金属棒,再用金属棒把 A、B 的金属球连接起来,观察 A、B 的金属箔张角变化的情况。
验电器的金属杆和金属外壳之间是用软木塞隔开的,能不能换用金属塞呢?为什么?
通过上述实验发现,用木棒连接 A、B 两个验电器的金属球时,A、B 的金属箔张角都没有发生变化,说明木棒不容易导电;用金属棒连接 A、B 两个验电器的金属球时,A 的金属箔张角变小,而B的金属箔由闭合变为张开,电荷通过金属棒由 A 转移到 B,说明金属棒容易导电。
容易导电的物体叫做导体,不容易导电的物体叫做绝缘体。常见的导体有金属、人体、大地、石墨以及各种酸、碱、盐的水溶液等。大部分玻璃、塑料、橡胶、陶瓷都是绝缘体。
导体和绝缘体没有绝对的分界线。在一定条件下,绝缘体也能转化为导体。
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生活中哪些现象与静电有关?
除了摩擦起电以外,生活中还有许多常见的静电现象。例如,冬天脱毛衣的时候常会听到“噼噼啪啪”的声音,黑暗中还能看见毛衣“冒火星”;触摸金属门把手的时候会突然感觉被“刺”了一下;自然界中的闪电等。
静电现象在现代技术中有很多应用。例如,使墨粉和纸张带异种电荷,相互吸引,这就是“静电复印”的原理(图 11–1–5);给绒毛带上电荷,绒毛会飞向事先涂了胶的带异种电荷的布面,这就是“静电植绒”;有一种除尘纸与地面摩擦后带上电荷,将灰尘等吸附起来,这就是家庭中的“静电除尘”。
事物都有两面性,静电被广泛利用的同时也会带来麻烦,甚至造成危害。在生产生活中,人们会采取相应措施防范静电带来的危害。例如,适当增加印刷车间的湿度来消除静电,防止纸张粘连;电器维修人员手腕上的防静电腕带可以将电荷导入大地(图 11–1–6),避免电荷积累对电子设备造成损害。
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1.现有 A、B、C 三个带电小球,A 吸引 B,B 排斥 C,其中 C 与用毛皮摩擦过的橡胶棒相互吸引。判断 A、B 的带电情况,并简述理由。
2.下列物体中,属于导体的是______;属于绝缘体的是______。
A.石墨 B.大地 C.橡胶 D.空气 E.陶瓷 F.人体
3.如图 11–1–7 所示,用摩擦后的气球靠近水流,水流会偏斜,简述原因。
4.仔细阅读图 11–1–8 所示的雷电黄色预警信号及防御指南。
(1)根据物体的导电性,简述雷电黄色预警时需“停止在江、河、湖、海游泳”的原因。
(2)查阅有关资料,简述雷电黄色预警时“不要将有金属尖角的物品朝天握在手中或扛在肩上”的原因。
发布时间:2026/5/18 20:46:47 阅读次数:29