靜電驗電器

靜電驗電器

威廉·吉爾伯特於1600年發明的靜電驗電器,這是最早的靜電檢測裝置。吉爾伯特是最早區分電學和磁學現象的科學家。

背景

靜電現象是我們生活中常見的物理現象:脫毛衣的時候會伴有“噼啪”的聲響;冬天開車門下車的時候,很容易被車門電到;早上起來梳頭時,頭髮會經常“飄”起來,越理越亂……靜電現象經常讓我們猝不及防。

1、什麼是靜電現象?
靜電現象的本質是摩擦起電,這種現象更容易在乾燥的環境裡發生。
2、靜電的排斥力?
摩擦產生的靜電分為正電荷和負電荷,同種電荷之間會產生排斥力。

用綢子摩擦過的玻璃棒能夠吸引碎紙片等輕小物體,這是一般人都知道的摩擦起電現象。判別物體是否帶有靜電荷,學校實驗室通常是用鋁箔驗電器。將帶電的玻璃棒接觸驗電器上的小球,電荷傳到鋁箔上,由於同種電荷相斥的原理,鋁箔就張開。張開角度愈大,說明所帶電荷量愈多。如果鋁箔不張開,表明不帶電。這種驗電器雖然能判別物體是否帶有靜電荷,但不能判別所帶電荷的正負極性,而且家中一般也不具備這種儀器。

發展

古希臘人發現毛皮與琥珀摩擦之後,二者之間會互相吸引。約公元前600年(中國處於春秋時代),古希臘人泰勒斯對琥珀效應做了大量觀察,他認為摩擦使琥珀帶上磁性。

靜電驗電器 靜電驗電器

此後幾千年,電的研究沒有任何進展。直到到1600年(明朝萬曆年間),威廉·吉爾伯特出版了著作《論磁》( De Magnete),總結了自己近20年對電和磁的研究。這是一本具有現代科學精神的書籍,著重於從實驗結果論述。吉爾伯特指出,琥珀不是唯一可以經過摩擦產生靜電的物質,鑽石、藍寶石、玻璃等等,也都可以演示出同樣的電學性質,在這裡,他成功地擊破了琥珀的吸引力是其內秉性質這持續了2000年的錯誤觀念。吉爾伯特把電和磁做了區分,創造了新的詞,電(electrica),這個詞就來自希臘語琥珀。吉爾伯特還發明了驗電器。

右圖為吉爾伯特製成的靜電驗電器,可以探測靜電電荷。當帶電物體接近金屬指針的尖端時,因為靜電感應,異性電荷會移動至指針的尖端,指針與帶電物體會互相吸引,從而使得指針轉向帶電物體。

英國科學家史蒂芬·格雷發現銅和銀等物體容易導電,絲綢之類的物體不易導電。

做個簡易靜電驗電器

驗電器,顧名思義,是驗證有沒有電的儀器。
材料: 玻璃瓶,銅絲.橡皮塞或軟木塞,塑膠尺,小紙條,毛皮或羊毛頭巾。
實驗過程 :

(1)在軟木塞上鑽一個小孔。
(2)將細銅絲穿入4/5,外面留有1/5.在銅絲下段彎一個小鉤。
(3) 在銅絲下掛一個對摺的紙片,小心翼翼地放入瓶內,可自由活動。驗電器就大功告成了。
(4)用塑膠尺在毛皮上摩擦,使其帶電。
(5)用摩擦後的塑膠尺接近銅絲。
實驗現象:瓶內的紙片會立即分開,如同使用魔法一般。

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