
本文参加了Baijiahao#伟大的科学#杂文竞赛。
使用摩擦给两个不同对象充电的现象称为摩擦和电(或在两个不同的物体相互摩擦之后,一个对象会带来积极充电,另一个对象被带负电)。
每个人似乎都对静电非常清楚,因为我们已经在初中学到了它。 “当然,我们知道什么是静电!”拿起最初是中性的两个物体,并在它们之间充电它们,然后用正电荷进行摩擦,另一个则带有负电荷。但是,摩擦发电的真正原则一直是辩论的话题。
因此,不要这么快就得出结论!让我们从您认为自己知道的电力开始,但是准备好让您感到惊讶。
大多数人可能曾经玩过范德格拉夫发电机,这是关于静电功率的最简单,最常见的演示之一。我们只需要站在绝缘物体上(例如木箱或纸箱,以确保脚不接地),然后用手触摸发电机,然后我们的头发(前提是有头发)会站起来!
头发站起来的原因是,当我们打开范德格拉夫发电机时,其顶部球体充满了正电荷。由于我们的人体是一个好的指挥,用手触摸球体,我们的身体将被带来积极的电荷。
由于正电荷相互排斥,那些较直的头发的人会感觉到头发中的电场力很容易变得比地球的重力或任何其他电场力更强大,这会产生有趣的现象。它将站起来,因为正电荷将击退其他正收费。对于那些有卷发的人,内部静态力可能比施加的任何外部电荷都强,因此卷发不容易站起来。
这只是普通静电的最简单示例,迫使电荷到对象或对象组。
这与我们通常在生活中所说的静电不同。生活中常见的静电是互相摩擦两个物体,例如在地毯上摩擦袜子,或用丝绸摩擦玻璃棒。
两个彼此摩擦的物体会产生静电,因为在摩擦期间,一种材料会丢失电子,然后阳性充电,而另一个材料则获得电子,并获得负电荷。
摩擦充电适合多种情况,例如用气球擦头发。
快速摩擦静态充电后,气球可以做各种有趣的事情:使您的头发站起来并粘在墙上,吸引桌子上的小纸。
为什么会创造吸引力?还是粘在墙上?
假设,我们给气球提供了一些额外的电子,以使其负电。当我们将气球更接近中性物体(例如壁)时,它会吸引墙上的“相反”电荷(核)并排除“相似”电荷(电子)。只要这种结构保持不变,气球就会一直粘在墙上,因为由于静态电,电力将使气球固定在适当的位置。
但这是我们在初中学到的静电原则。
非常简单,对吧?但是,这太简单了!事实证明,此语句并非完全正确。为什么?想象一下,如果我们使用两种完全相同的材料,例如两张办公纸会发生什么?
如果我们将两张办公纸互相拨动,会被起诉吗?根据我们以前学到的知识,它们不带静电,对吗?因为它们是由相同的物质组成的,所以没有人应该给任何人负电荷,因此不应有静电。如果正如我们刚刚描述的那样,静态电力正常,则上述陈述是完全可以的。
但是,事实并非如此。让我们仔细看看这份办公室论文。
尽管纸张在宏观尺度上看起来光滑,但在微观水平上,表面上有轻微的缺陷。例如,在上图中,在微米尺度上,我们可以看到纸张的表面就像滚动的山脉。当我们采用这两张纸或任何两种相同材料时,您认为表面上的电压会发生什么变化?
在科学领域,任何知道答案的东西都需要通过进行实验找到。但令人惊讶的是,直到2011年,有人进行了这个实验!多亏了西北大学的Grzybowski教授团队,我们现在取得了实验结果,这真是太神奇了。
两张纸张都是静电,不是没有充电的!实际上,每张纸张都在不同级别上带有大量的正电荷或负电荷。我们一直研究的静电仅代表对物体上的净电荷,该物体可能是正,负或零。因此,导致单个分子吸引或排斥附近物体的确切原因与整体电荷无关,而与附近分子的特定分子的充电方式无关!
几个世纪以来,这种接触充电(摩擦充电)被认为是从空间均匀的材料特性中得出的,而在给定的材料中,一种材料均匀地充满了带电的带电,另一种材料则均匀地充电。收费。事实证明,此联系人充电图片是错误的。尽管每个接触电荷的身体都会产生正极和负极性的净电荷,但每个表面都支持随机的“潮汐化”,即纳米级的相反的带电区域。对于不同类型的带电电介质,这些表面电荷具有相同的拓扑特性,并且单位面积的电荷比以前想象的要大得多。
也就是说,我们曾经认为,当我们摩擦某些材料时,有些材料会获取电子,而另一些材料会丢失电子。但是现在我们认为(这是一个全新的观点),每种静态电荷的材料都有明显的正和负电荷区域!也就是说,材料本身的电荷的重排和分布导致了所充电的材料(材料本身已转移),而不是转移的材料之间的电荷。
这不仅是一个新的发现,而且现在被认为是静电的主要原因。
实际上,静电仍然与我们在初中学习的方式相同。但是下次您再次击中它时,您将知道它是如何工作的!