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電氣小知識—電的本質

電是自然界中的一種自然現象,是客觀實實在在存在的,不是科學家發明創造出來的,它是能量的一種表達形式。

最早提出電這個概念的是古希臘哲學家泰勒斯。1752年,富蘭克林做了有名的風箏引電實驗,將空中的閃電️吸引過來,這證實了閃電是電的一種現象。一個物體最開始不帶電,現在卻帶上了電,這個問題困擾了科學家數百年時間之久。第一個揭示電的本質的人是本傑明-富蘭克林。他透過把雷電引入萊頓瓶,用收集的雷電做了各種電學實驗,證明了雷電和人工摩擦的電性質完全相同,得出閃電和靜電是一回事的結論。

到了20世紀20年代,人類弄清了原子內部結構後發現,物體帶電根源是在原子內部,在原子的中心有一個被稱為原子核的微粒,而在原子核的周圍,又有若干個被稱為電子的微粒,圍繞著原子核轉動,整個原子就像太陽系,原子核相當於太陽,而電子相當於圍繞太陽轉動的天體。

原子核不是依靠引力來束縛電子,是靠的正負電荷之間的吸引力,電子帶負電荷,原子核帶正電。如果原子核周圍有n個電子,那麼電子總數就是n份,原子核也正好帶有n份正電荷。這時物體不帶電,是因為正負電荷數量相等。物體帶正電荷,說明物體裡面正電荷比負電荷要多。反之,物體帶負電荷,說明物體裡面負電荷比正電荷要多。

物質由原子組成,原子由原子核和核外電子組成,原子核帶正電,核外電子帶負電。核外電子圍繞原子核高速運轉,他們的帶電量正好相等,極性相反,所以物質內部儘管有正電荷和負電荷,但宏觀看來不帶電。很多物質對核外電子的束縛能力較弱,容易失去電子;也有一些物質對核外電子的吸引力很強,容易得到電子。

在頭上摩擦氣球,可以看到頭髮被氣球吸引,兩個頭髮摩擦過的氣球也會彼此推開,這是因為摩擦導致了電荷在材料間發生了電荷轉移,頭髮變得帶正電,氣球帶負電。異種電荷會互相吸引,這就是頭髮為什麼會被粘在氣球上,而同種電荷互相排斥,這就是兩個氣球為什麼會彼此推開。

當摩擦發生時,電子很容易發生轉移,電子從頭髮來到了氣球,在材料上產生了電荷,每個電子攜帶著基本電荷,單位是庫侖,所有物質的電荷都是庫侖量的倍數,電荷是量子化的。透過以電荷轉移能力來給物質分類,容易轉移電荷的物質是導體,不容易轉移的就是絕緣體。

異種電荷相互吸引的原因是電場力(靜電力,庫侖力),透過庫侖定律來描述,兩個物體之間電場力的大小,等於庫侖常數乘以一個物體上的電荷量在乘另一個物體的電荷量,然後除以它們之間距離的平方。庫侖定律說明,兩個物體之間電場力的大小隨著電荷量的增加而增加,隨著它們之間距離的增加而減小,如果存在兩個以上的電荷,由向量疊加來計算。任何帶電體的周圍都存在著電場,如果其他帶電體進入到這個場,將發生相互作用。

電是一種能源載體,比如我們用電來熱飯,電能轉化成了熱能。我們用電來照明,電能轉化成了光能。同時電也是資訊的載體,我們用手機打電話,透過電視看新聞,通話資訊和新聞資訊都是透過電訊號來傳輸的,電是資訊的載體。

分類: 釣魚
時間: 2022-01-25

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