靜電學
靜電演示場
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嘿!小紙片被我吸起來了! |
看!小紙片在我手上跳舞哩! |
哇!頭髮怎麼了? |
道耳吞
原子說
十九世紀初，英國科學家道耳吞（
John Dalton，1766-1844）根據一些實驗結果提出：
(1)
—切物質都是由稱為原子的微小粒子所組成，這種粒子不能再分割。
(2)
相同元素的原子，其原子質量與原子大小均相同；不同元素的原子，其原子質量與原子大小均不同。
(3)
化合物是由不同種類的原子以固定的比例組成的。
(4)
所謂化學反應，是原子間以新的方式重新結合成另一種物質，在反應的過程中，原子不會改變它的質量或特性，也不會產生新的原子，或使任何一個原子消失。
回選項
電子、質子、中子
的發現
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電子：英國劍橋大學教授
J.J.湯姆生 ( Joseph John Thomson， 1856 一 1940 )。帶領自己的學生研究陰極射線發現了電子。電子繞核運轉，帶負電
q=-1.6*10-19庫倫，質量遠小於質子或中子約為質子的1/1840，化學反應時可轉移。
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質子：第二發現的粒子，拉瑟福使用放射性元素(如鐳)所放射出的α粒子(即氦原子原子核)撞擊金屬箔片時發現原子內應具有一佔據體積非常小且帶有正電荷的核存在。最後經α粒子撞擊氮的原子核證實了質子的存在。質子帶正電q=+1.6*10-19庫倫，質量約1.673×10-24g。
拉瑟福等科學家推斷出原子模型時並認為原子核內應還有另一種粒子存在。
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中子：最後發現的粒子，1932年查兌克用α粒子撞擊鈹原子核而獲得中子，證實了拉瑟福等科學家的推斷。
中子不帶電，質量：1.675×10-24g質量與質子相當。
回選項
原子結構模型
(動畫不按比例)
1871-1937）由實驗結果推斷出原子模型：
(1)
原子的結構是由位居中心，體積極小而質量很大的一個原子核(帶正電)，與環繞此原子核做旋轉運動而帶負電的電子所構成。
(2)
原子核本身，又由帶正電的質子和不帶電的中子所構成。
(3)
根據原子的組成中質子、中子、電子的分析可知：
原子的質量幾乎全部集中在原子核。
原子核的體積非常小（其半徑大約只有原子半徑的十萬分之一），因此原子大部分是空心的，而電子存在的區域相當於原子的體積。(假想原子核如一個放在棒球場中的一元硬幣，那電子在原子核外運動的範圍大約是整個棒球場。)
回選項
正電、負電、電中性(動畫)
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一般的原子其質子數目與電子數目相等(正負電荷數量相等)，所以原子是電中性的。
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當原子失去外層電子時，質子數多於電子數，則原子帶正電。
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當原子獲得外來電子時，質子數少於電子數，則原子帶負電。
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一物體帶電是指其所含的正負電荷數量不相等。
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富蘭克林首先將絲絹摩擦後的玻璃棒所帶的電稱為正電，將毛皮摩擦後的塑膠棒帶的電稱為負電。
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同性電相斥，異性電相吸。
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一帶電物體可以吸引不帶電的物體。
以玻璃棒與絲絹摩擦為例，玻璃棒上的部分電子因摩擦移到絲絹上，此時玻璃棒帶正電，絲絹則帶負電。
回選項
庫侖定律
(動畫)
k=9.0*109牛頓.公尺2/庫倫2
(常數)
q1=一個粒子所帶的電荷(庫倫)
q2=另一個粒子所帶的電荷(庫倫)
r =兩帶電粒子間的距離(公尺)
靜電力:兩電荷間的電力和兩電荷值的相乘積成正比,與距離的平方成反比
回選項
導體與絕緣體
導體：電子能夠在原子間自由移動的物質，稱為導體。
例如：金屬、石墨、電解質、人體、游離氣體等。
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金屬對最外圍的電子束縛力極弱，室溫下有部分電子可脫離原子核的吸引，而成為自由電子，因而可導電，但是該導體還是電中性。
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電解質、游離氣體會導電，則是由於正負離子的移動而導電。
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導體較不容易摩擦起電，乃因其電荷容易因人體的接觸而流失。
絕緣體：電子不能在原子間自由移動的物質，稱為絕緣體。
例如：塑膠､玻璃､橡膠等為電的不良導體。
靜電感應(動畫)
靜電：電荷不能在原子間自由移動，只能停留在局部範圍，稱為靜電。
靜電感應：
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由靜電感應所得的感應電荷，必為同時產生，且正負電量相等。
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金屬不接地情況下，當帶電體離開時，金屬上分離的電荷將恢復成原狀。
回選項
使物體帶電的方法(動畫)
摩擦起電
:
電子因摩擦自一物體移轉到另一物體上。兩者所帶電量相同，電性相反。
接觸起電
: 帶電體接觸到未帶電的金屬，因電子的轉移使金屬充電。金屬與帶電體帶同樣電性。
感應起電 :
因帶電體的接近，導體發生靜電感應時如果使另一端接地，而使電荷永久分離時則會使物體帶電。電性與原帶電體電性相反。
回選項
金屬屏蔽效應與尖端放電(動畫)
金屬屏蔽效應
當導體帶有電荷時，電荷會自行分布到導體表面，直到內部電場為零，達靜電平衡。此時如果導體表面接地，會將額外電子引導到地下或由地體提供電子中和正電荷，使金屬內部沒有電場。
尖端放電
根據導體表面電荷的分佈，曲率半徑愈小處，單位面積內所積聚電荷愈多，亦即地表上高聳之地區會因靜電感應而帶的電荷勢必較多。例如避雷針，平時引導地面之感應電荷積聚尖端處，電荷密度大，電場大，易游離空氣形成離子對，而使針尖上的電荷緩慢被中和，此謂尖端放電。
回選項
驗電器
(動畫)
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比較帶電體帶電量的大小:驗電器內的鋁箔，帶電體接近時因靜電感應而張開。帶電體帶電量愈大，鋁箔張開的角度愈大。
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測量帶電體的電性:取一帶有正電的驗電器，驗電器內的兩片鋁箔會因帶有負電的物體靠近，鋁箔張開的角度會變小，帶有正電的物體靠近，鋁箔張開的角度則會變大。
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金屬屏蔽效應:隔著一片金屬時，驗電器內的鋁箔
幾乎不受帶電體的接近所影響。
回選項
閃電與避雷針
雷電
雷電是帶有不同電性雲團之間的放電現象，而雷聲是空氣受熱急劇膨脹，對空氣產生壓縮波而形成聲音的現象。在上升氣流中水滴與冰晶常因摩擦而使正負電荷分離，造成雲塊帶電，雲塊與雲塊間亦會靜電感應，彼此因感應而帶相反的電荷，且隔空相對。若帶負電之雲塊接近地面，地面亦會受靜電感應，使得地面因感應而產生正電，彼此相互吸引。當隔空相對的正負電間之電壓夠大時，其間空氣也會由絕緣體變成導體，因激烈的放電現象，產生巨大電流，並放出光和熱。光是雷電
的閃光，熱會造成空氣急劇膨脹產生雷聲。經過閃電釋出能量之後，雲塊間或雲塊與地面間恢復了不帶電現象。
烏雲密佈地區，地面因感應積聚的正電荷容易與帶負電之雲塊形成高電壓，容易發生正負電中和放電的現象。故雷雨時千萬不能躲在孤立大樓，大樹，旗竿下，甚至高山之涼亭，這些地區容易遭受雷擊。
避雷針的構造可分為「突針」、「避雷導線」、「接地電極」三大部分。
要避免雷擊，最好裝置避雷針(通常使用電阻小之銅金屬棒製成)，平時引導地面之感應電荷積聚尖端處，電荷密度大，電場大，易游離空氣而放電，此謂尖端放電；雷電擊中時可引導電流流經低電阻之避雷針而流入土壞中，以保護具高電阻之建築物，若無避雷針會因電流流經高電阻建築物產生高熱而引起火災。
雷雨時躲在有避雷針的屋內也要盡量避免接觸電器類以免被電擊。
回選項
避免雷擊四大原則(動畫)
1.人體應盡量降低自己，以免作為凸出尖端而被閃電直接擊中。
2.人體與地面的接觸面要盡量縮小以防止因"跨步電壓"造成傷害。
3.不可手持金屬體高舉頭頂，或到孤立大樹下和無避雷裝置的高大建築體附近。
4.不要進入水中，因一般的水易導電，易遭雷擊。
回選項
靜電的功與過(動畫)
過:靜電最顯著的特點，就是電壓高。摩擦起電時，電壓可以高達數萬伏特。在乾燥的空氣裏，當我們在黑暗中脫毛衣，聽到僻啪之
聲，看到火星流散，這時毛衣上達到的電壓已有好幾千伏特，幸好它的電量很小，還不會給人體帶來傷害。有些寒帶地方的人，進出電梯時手被觸電的感覺，可也讓人痛得哇哇大叫喔!有被電蚊拍電到的經驗嗎?不錯!就是那種感覺。
但是就是這星星之火，在某些場合也會釀成天大的災禍。特別在精密的電子產品生產中，最怕這種靜電的危害了，因為偶而高壓靜電的接觸，有可能擊壞電子元件，
造成損失。至於化工、石油、炸藥等危險品或顆粒細微的粉製廠在生產、儲藏和運輸的時候更是要謹防靜電的危害。
靜電除了容易迸發火花，它的同性相斥和異性相吸的性質也給人們的生活和工作帶來了麻煩。比如說紡紗時紗綻與機軸摩擦產生的靜電吸附紗頭纏繞在機軸上，不僅影響產品的質量，還會妨礙機器的運轉。印刷過程中，因為輿機器摩擦帶上了同種電荷的紙張，相互排斥，疊放不齊，甚至亂得無法印刷。人們身上穿看的混紡衣服
，總顯得霑灰帶塵，這也是靜電造成的呢!。
如何減少靜電的危害呢?最簡單的方法是把可能產生的靜電引走(接地)。例如運送危險品的車輛和油罐車的後面拖一根長長的鐵鏈。長距離的輸油管道每隔100~300米安裝接地線。危險品倉庫的工人穿上用導電橡膠做的防電靴，通過這些導電體把可能聚集起來的靜電導向大地。現在防靜電技術和設備的研製和生產已經形成了
—個嶄新的行業。
功:夏天對付惱人的蚊子，最好的武器電蚊拍(或電蚊燈)、靜電除塵
拖把、清潔空氣的靜電除塵器等都與靜電有關。
電蚊燈：是利用昆蟲的趨光性，引誘蚊子飛近，再以高壓電擊斃，捕蚊燈除蚊兼具有安全、有效、無污染及照明效果。
電蚊拍：係利用直流電源經處理，使兩相鄰金屬線間產生具高壓電的正負兩極，製作成拍網，拍向空中飛舞之成蚊，正負極電網接觸到成蚊，即可將成蚊電擊撲殺。
靜電除塵器:乃利用接上高壓的金屬外殼，使內部空氣游離形成正負離子對，而大部分塵埃顆粒都會吸附負電荷成帶負電粒子，因而可被正極吸走，達到清潔空氣的效果。
現在靜電複印、靜電植絨，靜電噴漆等技術已經得到了廣泛的應用。此外，靜電技術也開始在淡化海水、噴灑農藥、人工降雨、低溫冷凍等許多方面大顯身手。
回選項
