靜電感應
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靜電感應是物體內的電荷因受外界電荷的影響而重新分布。[1]這個現象由英國科學家約翰·坎通和瑞典科學家約翰·卡爾·維爾克分別在1753年和1762年發現。[2]靜電發電機,例如威姆斯赫斯特電機、范德格拉夫起電機和起電盤,都使用這個原理。
解釋
[編輯]正常的物質都帶有等量的正電荷和負電荷,因此總體來說是不帶電的。如果把帶電的物體靠近不帶電的導體,例如一片金屬,則導體上的電荷將會重新分布。例如,如果把帶正電的物體靠近一塊金屬(參見右面的圖),則金屬上的負電荷將會被吸引過去,而正電荷則會被排斥。這樣便導致金屬的靠近外界電荷的部分帶有負電荷,而遠離外界電荷的部分則帶有正電荷。由於這只是電荷的重新分布,因此物體仍然是不帶電的。靜電感應是可逆的,也就是說,如果外界的電荷被移走了,那麼由於物體上正電荷和負電荷之間的吸引,它們將重新攙和起來。
用靜電感應來使物體帶電
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靜電感應也可以用來使物體帶電。例如,如果把物體靠近正電荷,並同時把物體與大地用導線相連,則大地的一些負電荷會因正電荷的吸引而流入物體中。如果在這時切斷物體與大地之間的導線,則物體將會帶負電。
這可以用驗電器(一種探測電荷的儀器)來演示。首先把帶電物體靠近驗電器的頂端。這將會使驗電器內的電荷重新分布,使頂端帶有與物體相反的電荷,而箔片則帶有與物體相同的電荷。由於兩個箔片所帶的電荷是相同的,它們將會互相排斥而分開。這時驗電器仍然不帶電,只是電荷重新分布了。但是,如果用手指接觸驗電器的頂端,則電荷將因帶電物體的吸引而從大地流入驗電器的頂端。這時,驗電器所帶的電荷是與帶電物體相反的。如果這時候把手指移開,則流入驗電器內的電荷將不能逃脫,這樣驗電器便帶有電荷。因此,即使現在把帶電物體移開,兩個箔片也不會重新合攏。
物體與大地相連後留下的電荷總是與外界的電荷相反的,因為此時,物體的另一端可以看作在無窮遠處。
絕緣體的靜電感應
[編輯]絕緣體也有靜電感應的現象,這就是帶電物體能吸引小紙片的原因。在絕緣體中,電子被原子束縛着,不能在物體中自由移動;但是在原子內可以移動一點點。如果把帶正電的物體靠近絕緣體,則每一個原子中的電子都會被吸引而稍微移動一點,而原子核則會被排斥,而往相反的方向移動一點。這種現象稱為極化。由於這時物體中的負電荷離外面的帶電物體較近,而正電荷則距離較遠,將導致吸引力比排斥力大一點點。這個現象是微觀的,但因為有那麼多的原子,加起來效果就很明顯了,足以使較輕的物體(如小紙片)被吸引。
參考文獻
[編輯]- ^ Electrostatic induction. Encyclopaedia Britannica online. Encyclopaedia Britannica, Inc. 2008 [2008-06-25]. (原始內容存檔於2008-06-21).
- ^ Electricity. Encyclopaedia Britannica, 11th Ed. 9. The Encyclopaedia Britannica Co.: p.181. 1910 [2008-06-23]. (原始內容存檔於2017-03-16).
外部連結
[編輯]- 用静电感应来使物体带电. Regents exam prep center. Oswego City School District. 1999 [2008-06-25]. (原始內容存檔於2008-08-28).
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