靜電

所謂靜電，就是一種處于靜止狀態的電荷或者說不流動的電荷（流動的電荷就形成了電流）。當電荷聚集在某個物體上或表面時就形成了靜電，而電荷分為正電荷和負電荷兩種，也就是說靜電現象也分為兩種即正靜電和負靜電。當正電荷聚集在某個物體上時就形成了正靜電，當負電荷聚集在某個物體上時就形成了負靜電，但無論是正靜電還是負靜電，當帶靜電物體接觸零電位物體（接地物體）或與其有電位差的物體時都會發生電荷轉移，就是我們日常見到火花放電現象。例如北方冬天天氣干燥，人體容易帶上靜電，當接觸他人或金屬導電體時就會出現放電現象。人會有觸電的針刺感，夜間能看到火花，這是化纖衣物與人體摩擦人體帶上正靜電的原因。（有基本物理知識我們就知道橡膠棒與毛皮摩擦，橡膠棒帶負電，毛皮帶正電）。

靜電并不是靜止的電，是宏觀上暫時停留在某處的電。人在地毯或沙發上立起時，人體電壓也可高1萬多伏，而橡膠和塑料薄膜行業的靜電更是可高達10多萬伏。

物質都是由分子構成，分子是由原子構成，原子由帶負電荷的電子和帶正電荷的質子構成。在正常狀況下，一個原子的質子數與電子數量相同，正負平衡，所以對外表現出不帶電的現象。但是電子環繞于原子核周圍，一經外力即脫離軌道，離開原來的原子A而侵入其他的原子B，A原子因減少電子數而帶有正電現象，稱為陽離子;B原子因增加電子數而呈帶負電現象，稱為陰離子。造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量(如動能、位能、熱能、化學能等)在日常生活中，任何兩個不同材質的物體接觸后再分離，即可產生靜電。當兩個不同的物體相互接觸時就會使得一個物體失去一些電荷如電子轉移到另一個物體使其帶正電，而另一個物體得到一些剩余電子的物體而帶負電。 若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會積累使物體帶上靜電。所以物體與其它物體接觸后分離就會帶上靜電。通常在從一個物體上剝離一張塑料薄膜時就是一種典型的“接觸分離”起電，在日常生活中脫衣服產生的靜電也是“接觸分離”起電。固體、液體甚至氣體都會因接觸分離而帶上靜電。這是因為氣體也是由分子、原子組成，當空氣流動時分子、原子也會發生“接觸分離”而起電。我們都知道摩擦起電而很少聽說接觸起電。實質上摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負電荷不平衡的過程。摩擦是一個不斷接觸與分離的過程。因此摩擦起電實質上是接觸分離起電。在日常生活，各類物體都可能由于移動或摩擦而產生靜電。另一種常見的起電是感應起電。當帶電物體接近不帶電物體時會在不帶電的導體的兩端分別感應出負電和正電。

任何物質都是由原子組合而成，而原子的基本結構為質子、中子及電子。科學家們將質子定義為正電，中子不帶電，電子帶負電。在正常狀況下，一個原子的質子數與電子數量相同，正負電平衡，所以對外表現出不帶電的現象。但是由于外界作用如摩擦或以各種能量如動能、位能、熱能、化學能等的形式作用會使原子的正負電不平衡。在日常生活中所說的摩擦實質上就是一種不斷接觸與分離的過程。有些情況下不摩擦也能產生靜電，如感應靜電起電，熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射起電等。任何兩個不同材質的物體接觸后再分離，即可產生靜電，而產生靜電的普遍方法，就是摩擦生電。材料的絕緣性越好，越容易產生靜電。因為空氣也是由原子組合而成，所以可以這么說，在人們生活的任何時間、任何地點都有可能產生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能，但可以采取一些措施控制靜電使其不產生危害。

靜電是通過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電荷相等，正負平衡，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，比如實質上摩擦起電就是一種造成正負電荷不平衡的過程。當兩個不同的物體相互接觸并且相互摩擦時，一個物體的電子轉移到另一個物體，就因為缺少電子而帶正電，而另一個體得到一些剩余電子的物體而帶負電，物體帶上了靜電。

在公元前六世紀，人類就發現琥珀摩擦后，能夠吸引輕小物體的“靜電現象”。這是自由電荷在物體之間轉移后，所呈現的電性。此外絲綢或毛料摩擦時，產生的小火花，是電荷中和的效果。“雷電”則是大自然中，因為云層累積的正負電荷劇烈中和，所產生的電光、雷聲、熱量。

靜電現象包括許多大自然例子，像塑膠袋與手之間的吸引、似乎是自發性的谷倉爆炸、在制造過程中電子元件的損毀、影印機的運作原理等等。當一個物體的表面接觸到其它表面時，電荷集結于這物體表面成為靜電。雖然電荷交換是因為兩個表面的接觸和分開而產生的，只有當其中一個表面的電阻很高時，電流變的很小，電荷交換的效應才會被注意到。因為，電荷會被入陷于那表面，在那里度過很長一段時間，足夠讓這效應被觀察到的一段時間。

靜電現象是由點電荷彼此相互作用的靜電力產生的。庫倫定律專門描述靜電力的物理性質。在氫原子內，電子與質子彼此相互作用的靜電力超大于萬有引力，靜電力的數量級大約是萬有引力的數量級的40 倍。

人類對電的認識是從靜電開始的。對靜電現象的發現和認識，和西方一樣，我國也是很早的。西漢末年的《春秋緯·考異郵》中就有“（玳）瑁吸芥”的記載。王充的《論衡·亂龍篇》中有進一步的記載：“頓牟（即玳瑁）掇芥，磁石引針，皆以其真是，不假他類。他類肖似，不能掇取者，何也？氣性異殊，不能相感動也。”[1]  意思是在說，經過摩擦了的玳瑁（琥珀）能吸引芥籽，磁石能吸引鋼針，這是因為它們之間的“氣性”相同，能相互感動；其他看起來與芥籽、鋼針相似的東西，但因與玳瑁、磁石的“氣性”不同，所以不能相互感動。東晉的《山海經圖贊》中，也有類似的記載，即“慈石吸鐵，玳瑁取芥，氣有潛感，數有冥會。”也把靜電和靜磁并列，同時認為是某種“數”在起作用。西晉時張華（232—300）撰寫的《博物志》中有這樣的記載：“今人梳頭、脫著衣時，有隨梳、解結有光者，也有咤聲。”意思是說梳頭、穿脫衣服時，常發生摩擦起電，有時還能看到小火星和聽到微弱的響聲。古希臘是西方電磁學的發源地。在古希臘的文獻中記載了一些電磁現象。柏拉圖(前427—前347)曾提到“關于琥珀和磁石的吸引是觀察到的奇事”。表明公元前三百多年古希臘人就發現了琥珀吸引小物體的現象。琥珀是松柏類植物的樹脂流入地下后而成的化石，多為具有黃色光澤的透明固體，古希臘人習慣把琥珀當作高貴的裝飾品，經常帶在身上，這樣就容易發現它有吸引輕小物體的現象。2500年前左右，古希臘哲學家塔勒斯在研究天然磁石的磁性時發現用絲綢、法蘭絨摩擦琥珀之后也有類似于磁石能吸引輕小物體的性質。所以，塔勒斯成為有歷史記載的第一個靜電實驗者。[2]