电荷与静电

电荷与静电

当你忙着穿衣准备上学去的时候，另一只袜子找不到了。你赶紧到干净的衣服堆里去找。所有的地方都找遍了，还是没有找到。袜子会在哪里呢？应该不会勾在烘干机上吧？哦哦，在这里呢！姐姐发现你的那只袜子粘在了她的衬衫上。是什么使得袜子和衣服粘在一起了？答案是与小小的电荷有关。

原子中带电荷的是电子和质子。当两个质子靠近时，它们相互排斥。如果一个质子和一个电子靠近，它们就相互吸引。

为什么质子和质子互相排斥，而质子与电子互相吸引呢？原因是它们带有不同的电荷。质子和电子带有相反的电荷，质子带的电荷叫做正电荷，电子带的电荷叫做负电荷。

在18世纪，本杰明·富兰克林把电荷命名为正电荷、负电荷，并被科学家延用至今。

两种类型的电荷以特定的方式发生相互作用。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

这个规律听起来是不是很熟悉？这个规律和磁极间的相互作用规律相似。即同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

电荷与磁极间有一个很重要的区别。我们知道，磁极不会单独存在，只要有南极，必定有北极。而正负电荷却能单独存在，换句话说，即使没有正电荷，负电荷也能存在。

电荷像磁极那样能远距离施加力的作用。一个电荷通过它周围的电场（electricfield）来对其他电荷施加力的作用。电场从每一个带电粒子向外伸展。

当把一个带电荷的粒子放在另一个带电荷的粒子的电场中时，它们要么相互排斥，要么相互吸引。如果两个粒子带的电荷相同，则相互排斥；如果两个粒子带的电荷相异，则相互吸引。

我们曾用磁感线来表示一个磁场的分布。同样，我们可以用电场线（electricfieldLine）来形象地表示电场的分布。电场线上的箭头表示放在电场中的正电荷的受力方向。

靠近带电粒子处的电场线最密集，电场强度最大。离开这个电荷越远，电场强度越小。

当存在两个或两个以上的电荷时，产生的电场就会发生变化。产生的电场取决于各个电荷的组合情况，给出了电荷组合的两种电场分布情况。

既然物质都由能产生电场的带电粒子组成，那么为什么你不会被周围的物体——书、桌、钢笔吸引或排斥呢？这是因为每个原子具有同样数目的质子和电子，而且一个电子所带电荷与一个质子所带电荷数值相等，因此每一个正电荷被一个负电荷中和。正负电荷互相抵消，整个物体呈电中性，结果对外不存在电场力的作用。

质子被紧紧地束缚在原子核中，但电子有时能脱离原子。电子是否容易脱离原子而自由移动取决于材料。木材、橡胶、塑料和玻璃等绝缘体中的原子紧紧束缚着它们的电子。而在金、银、铜、铝这样的导体中，原子对它们的一些电子的束缚较弱，这些电子在导体中能多，整个物体就带负电荷。

在一个物体上电荷的聚集叫做静电（staticelectricity）。静电与电流不同，电流是电荷持续不断地流动。在静电中，电荷能够增加，但不能持续流动。

电荷究竟是怎样聚集的呢？要发生电荷聚集，必须使电荷从一个物体转移到另一个物体。电荷转移有三种方式：摩擦起电、传导和感应起电。摩擦起电（friction）就是通过摩擦使电子从一个物体转移到另一物体上。传导（conduction）就是通过与带电体的直接接触而使电子从一个带电体转移到另一个不带电的物体上。感应起电（induction）是由于一个物体处在另一个带电体的电场中，而使得不带电的这个物体的不同部位之间发生电子运动。在“探索静电”中已用图来说明电荷转移的三种方式。

记住电荷不会被创造或消灭，如果一个物体失去电子，必定有另一个物体得到这些电子，电子只能从一个地方转移到另一地方。这个规律称为电荷守恒（consetrationofcharge）。

静电知识可以解释为什么烘干机里的衣服会粘在一起。在烘干机里，不同的面料相互摩擦，使电子从一种面料转移到另一种面料上，这样衣服就带上了电荷。一只带正电荷的袜子可能被吸附到一件带负电荷的衬衫上。

如果用一种柔和的布把每件衣服包起来，它们就不太可能粘在一起。当衣服在烘干机里上下滚动时，这种布给各件衣服之间增加了一个薄层，阻止电子从衣服上跑走，衣服就不会带电。

你能想出产生静电的一些情境吗？把剩余的食物放在一个塑料袋里，当你打开塑料袋时，塑料袋就带上了电荷。由于塑料袋是绝缘体，电荷不能通过它跑走，因此塑料袋就保留了电荷。当你把这个塑料袋放在一个容器上时，通过感应，容器边缘也带上电荷，塑料袋和容器带有相反的电荷，导致塑料袋吸附在容器上。

静电的一项应用就是复印。复印机工作时，先在硒鼓带上复制所要复印的图纸的负电荷。带电的图像吸起带正电荷的非常细的黑色粉末颗粒。然后硒鼓在带有负电的纸上转动，粉末颗粒就转移到纸上。最后，纸被加热以熔化粉末，粉末就粘在纸上了。