有关电的基本知识

有关电的基本知识

一，磨擦起来两种电荷

实验：用绸子、毛皮或尼龙布料在玻璃棒、橡胶棒或塑料棒上摩擦几下，然后把棒靠近纸屑、头发、羽毛等轻个物体(图4-1)，会看到什么现象？

我们看到，摩擦过的玻璃棒、橡胶棒或塑料棒，能够吸引轻小物体，摩擦过的物体有了吸引轻物体的性质，我们就说物体带了电，或者说，带了电荷.

用摩擦的方法使物体带电，叫做磨擦起电.摩擦起电的现象在日常生活中也可以看到.在空气干燥的时候，用塑料梳子梳头发，头发会随着梳子飘起来，就是因为梳子带了电．吸引头发的缘故.

两种电荷研究发现:用绸子摩擦过的两根玻璃棒互相排斥，用毛皮摩擦过的两根橡胶棒也互相排斥(图4-2甲)；但是用绸子摩擦过的玻璃棒跟用毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引(图4-2乙).这个现象使人们认识到，用绸子摩擦过的玻璃棒上带的用跟用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电是不同的.

用摩擦起电的方法可以使各种各样的物质带电.实验发现带电后的物体凡是跟绸子摩擦过的玻璃棒互相吸引的，必定跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相排斥：凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的，必定跟绸子摩擦过的玻璃棒互相排斥.这些事实使人们认识到自然界中只有两种电荷，人们把绸子磨擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷，毛皮磨擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷.

电量实验室里常用一种验电器检验物体是否带电.用带电体接触验电器的金属球，就有一部分电荷转移到验电器的两片金属箔上，这两片金属箔由于带同种电荷相互排斥而张开(图4-3).

实验经经磨擦几下玻璃棒，然后用棒接触验电器的金属球：再用力多摩擦几下玻璃棒，用棒接触另一个相同的验电器。观察验电器金属箔张开的角度.

两验电器金属箔张开的角度并不相同，后一种情况张开的角度大，张开的角度大，表示传给验电器的电荷多。

电荷的多少叫做电量.电量的单位是库仑，简称库，符号是C.一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒上所带的电量，大约只有10-7库.一片带电的云上所带的电量，大约有几十库.

在图4-3所示的实验中，验电器带正电后，如果再用带负电的橡胶棒去接触验电器的金属球，会看到金属箔张开的角度减小，这表示正负电荷放在一起会互相抵消.如果两者电量相等，验电器的金属箔将不再张开，即正负电行完全抵消.放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象，叫做中和。

二，磨擦起电的原因

摩擦起电的原因是什么？要解释摩擦起电现象，需要知道一些关于物质结构的知识.

原子结构经过科学家世世代代的研究，现在已经认识到，一切物质都是由分子构成的．分子又是由原子构成的。

例如，水是由水分子构成的，水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。分子和原子都是很小的微粒。不但用眼睛看不到，用一般的显微镜也看不到。把原子看作球形，一般原子的半径只有10-10米左右。设想把1亿个氢原子一个挨着一个地排成一行，也只有几厘米长。

直到19世纪末时，人们还以为原子是组成物质的最小微粒，不能再分。1897年英国科学家汤姆生1856～1940）发现了比原子小得多的带负电的粒子——电子，并且实验证明了电子的普遍存在，它是比原子更基本的物质单元，从此揭示出原子是具有结构的。

原子是由位于中心的原子核和核外的电子组成的。原子核比原子小得多，原子核的半径相当于原子半径的十万分之一。如果把原子比作直径为100米的大球，原子核则相当于一粒绿豆的大小，原子核的质量比电子大得多，几乎集中了原子的全部质量。

原子核带正电，电子带负电，电子在原子核的电力吸引作用下，在核外绕核运动。原子的这种结构称为核武结构，它同太阳系中各行星绕太阳运动的情形有些相似。

电子是带有最小负电荷的粒子，人们已经知道这个最小电量为1.6ｘ10-19库仑，并把它称作元电荷，常用符号e来表示它。任何带电体所带的电量都是e的整教倍，你算一算，多少个电子所带的电量等干1库仑。在通常情况下，原子核所带的正电荷与核外电子总共所带的负电荷在数量上相等，整个原子是中性，也就是对外不显示带电的性质。不同物质的原子，原子核所带的电量并不相同，核外电子的数目也不相同。氢原子的结构最简单，原子核带有1个基本电荷的电量，核外只有1个电子。氧原子核带有8个基本电荷的电量，核外有8个电子（图4-4）。

磨擦起电的原因在通常情况下，原子是中性的，由原子组成的物体也呈中性。那么，当两个物体互相摩擦的时候，为什么物体能带电呢？原来不同物质的原子核束缚电子的本领不同。两个物体互相磨擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上；失去电子的物体因缺少电子而带正电，得到电子的物体因为有多余电子而带等量的负电。

可见，摩擦起用并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电荷分开。

第三节　　电流

水在在水管中沿着一定方向流动，水管中就有了水流，电荷在电路中沿着一定方向移动，电路中就有了电流，电荷的定向移动形成电流。

实验照图4-6那样，把小灯泡与干电池连接起来，合上开关，小灯泡就持续发光（图甲）；打开开关，小灯泡就熄灭了（图乙）。

小灯泡持续发光，表示有持续电流通过小灯泡的灯丝。这个持续电流是由于电池提供的，像干电池这样能够提供持续电流的装置，叫做电源。干电池是电源，实验室里用的蓄电化也是电源（图4-7）。

电源有两个极，一个正极，一个负极。电源的作用是在电源内部不断地使正极聚集正电荷，以持续对外供电。摩擦起电是用摩擦的方法，使正负电荷分开的。干电池和蓄电池是用化学的方法，使正负电荷分开的，从能量转化的观点来看，电源是把其他形式的能量转化为电能的装置，干电池、蓄电池对外供电时，电池内部发生化学变化，化学能转化为电能。

大量用电时的电源，是发电站里的发电机。发电机通过电线把电送给工厂、农村以及千家万户。发电机发出的时候，机械能转化为电能，它的原理，我们将在第十二章学习。

电流的方向又是怎样的呢？

电荷有两种，电路中有电流时，发生定向移动的电荷可能是正电荷，也可能是负电荷，还可能是正负电荷同时向相反方向发生定向移动。在19世纪初，物理学家刚刚开始研究电流时，并不清楚在不同的情况下究竟是什么电荷在移动，当时就把正电荷移动的方向规定为电流的方向，这规定一直沿用至今。

按照这个规定，在电源外部，电流的方向是从电源的正极向负极（图4-8）。