揭秘“帶電的報(bào)紙”

董麗

摘 要：靜電是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷。靜電是通過(guò)摩擦引起電荷的重新分布而形成的，也有由于電荷的相互吸引引起電荷的重新分布形成。一般情況下原子核的正電荷與電子的負(fù)電荷相等，正負(fù)平衡，所以不顯電性。 但是如果電子受外力而脫離軌道，造成不平衡電子分布，比如實(shí)質(zhì)上摩擦起電就是一種造成正負(fù)電荷不平衡的過(guò)程。當(dāng)兩個(gè)不同的物體相互接觸并且相互摩擦?xí)r，一個(gè)物體的電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，就因?yàn)槿鄙匐娮佣鴰д姡硪粋€(gè)體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電，物體帶上了靜電。

關(guān)鍵詞：報(bào)紙；帶電 ；原理

在日常生活中（特別在在干燥和多風(fēng)的冬天），人們常常會(huì)碰到這種現(xiàn)象：晚上脫衣服睡覺時(shí)，黑暗中常聽到噼啪的聲響，而且伴有藍(lán)光；見面握手時(shí)，手指剛一接觸到對(duì)方，會(huì)突然感到指尖針刺般刺痛，令人大驚失色；早上起來(lái)梳頭時(shí)，頭發(fā)會(huì)經(jīng)常“飄”起來(lái)，越理越亂；拉門把手、開水龍頭時(shí)都會(huì)“觸電”，時(shí)常發(fā)出“啪、啪、啪”的聲響，這就是發(fā)生在人體的靜電。靜電是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷。

想必，你都體驗(yàn)過(guò)靜電了吧？可是，你見過(guò)帶電的報(bào)紙嗎？也就是不用膠水、膠布等粘合的東西，報(bào)紙就能貼在墻上掉不下來(lái)。你知道這是為什么嗎？ 現(xiàn)在，我和大家一起來(lái)見證“帶電的報(bào)紙”。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)研究問題的假設(shè)，我們準(zhǔn)備好了所需材料：一支鉛筆；一張報(bào)紙。接著進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：1.展開報(bào)紙，把報(bào)紙平鋪在墻上。2.用鉛筆的側(cè)面迅速地在報(bào)紙上摩擦幾下后，報(bào)紙就像粘在墻上一樣掉不下來(lái)了。3.掀起報(bào)紙的一角，然后松手，被掀起的角會(huì)被墻壁吸回去。4.把報(bào)紙慢慢地從墻上揭下來(lái)，注意傾聽靜電的聲音。

在實(shí)驗(yàn)中，我們看到了掀起角的報(bào)紙又被墻壁吸了回去；當(dāng)把報(bào)紙慢慢地從墻上揭下來(lái)時(shí)，聽到了“劈啪劈啪”的聲音。原來(lái)，摩擦鉛筆，使報(bào)紙帶電。帶電的報(bào)紙被吸到了墻。當(dāng)屋子里的空氣干燥（尤其是在冬天），如果你把報(bào)紙從墻上揭下來(lái)，就會(huì)聽到靜電的劈啪聲。

實(shí)驗(yàn)表明：靜電存在于我們周圍的一切物質(zhì)之中，包括人類在內(nèi)的生物和非生物。靜電是通過(guò)摩擦引起電荷的重新分布而形成的，也有由于電荷的相互吸引引起電荷的重新分布形成。一般情況下原子核的正電荷與電子的負(fù)電荷相等，正負(fù)平衡，所以不顯電性。 但是如果電子受外力而脫離軌道，造成不平衡電子分布，比如實(shí)質(zhì)上摩擦起電就是一種造成正負(fù)電荷不平衡的過(guò)程。當(dāng)兩個(gè)不同的物體相互接觸并且相互摩擦?xí)r，一個(gè)物體的電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，就因?yàn)槿鄙匐娮佣鴰д姡硪粋€(gè)體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電，物體帶上了靜電。

摩擦起電（electrification by friction）是電子由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體的結(jié)果，使兩個(gè)物體帶上了等量的電荷。得到電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物體帶正電。因此原來(lái)不帶電的兩個(gè)物體摩擦起電時(shí)，它們所帶的電量在數(shù)值上必然相等。摩擦過(guò)的物體具有吸引輕小物體的現(xiàn)象。自然界中只存在兩種電荷，即為正電荷和負(fù)電荷。用摩擦的方法使兩個(gè)不同的物體帶電的現(xiàn)象，叫摩擦起電（或兩種不同的物體相互摩擦后，一種物體帶正電，另一種物體帶負(fù)電的現(xiàn)象）。當(dāng)鉛筆的側(cè)面迅速地在報(bào)紙上摩擦?xí)r，鉛筆帶負(fù)電，報(bào)紙帶正電。由于不同物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的束縛能力不同，當(dāng)兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，哪個(gè)物體的原子核對(duì)核外電子的束縛本領(lǐng)弱，它的一些電子就會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，報(bào)紙由于失去電子所以帶正電，鉛筆由于得到電子并且?guī)в卸嘤嗟碾娮佣鴰ж?fù)電。另外，摩擦起電實(shí)質(zhì)上并不是創(chuàng)造了電，只是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)物體，使正負(fù)電荷分開，電荷的總量并沒有改變。相互摩擦的兩個(gè)物體，必然帶上等量的異種電荷，帶正電的物體缺少電子，帶負(fù)電的物體有了等量的多余的電子。

通過(guò)了解摩擦起電的實(shí)質(zhì)就是電荷的轉(zhuǎn)移后，報(bào)紙帶電就沒那么神秘了?？梢?，自然界的靜電現(xiàn)象有利也有弊。比如：早上起來(lái)梳頭時(shí)，頭發(fā)會(huì)經(jīng)?！帮h”起來(lái)，越理越亂，拉門把手、開水龍頭時(shí)都會(huì)“觸電”； 靜電危害中最嚴(yán)重的靜電放電引起可燃物的起火和爆炸。從這個(gè)角度說(shuō)，靜電真是個(gè)搗蛋鬼！

靜電雖然對(duì)人類有許多壞處，然而，靜電對(duì)人類也有不少好處呢！如：人們利用靜電產(chǎn)生的原理，發(fā)明了靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印、凈化空氣等。靜電除塵---可以消除煙氣中的煤塵；靜電復(fù)印---可以迅速、方便的把圖書、數(shù)據(jù)、文件復(fù)印下來(lái)。高壓靜電還能對(duì)白酒生產(chǎn)、酸醋和醬油的陳化有促進(jìn)作用。陳化后的白酒、酸醋和醬油的品味會(huì)更純正。

以上分析表明，運(yùn)用物體摩擦起電的電子得失轉(zhuǎn)移理論和運(yùn)用同種電荷相斥異種電荷相吸的作用規(guī)律能夠在一定程度上對(duì)摩擦起電實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出合理解釋，表明電荷電性作用理論的合理性，而物體摩擦起電的電子得失轉(zhuǎn)移以及同種電荷相斥異種電荷相吸的電荷作用規(guī)律的深層本質(zhì)歸根結(jié)底是電場(chǎng)子及電子熱運(yùn)動(dòng)壓力、密度差壓力的作用規(guī)律、碰撞作用規(guī)律和電場(chǎng)子及電子流體性作用規(guī)律的體現(xiàn)，是物質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和相互作用為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平衡而作出相應(yīng)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化和相互作用的改變調(diào)整所產(chǎn)生的外部表現(xiàn)。

參考資料：

【1】淺談小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)器材的選擇與運(yùn)用[J]. 朱劍旺. 浙江教育技術(shù) 2011年06期

【2】李克勇，曲麗梅，物理（M）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004。