有趣的静电实验，令人想不到的现象发生了，它的原理是什么？
文章图片
文章图片
【有趣的静电实验，令人想不到的现象发生了，它的原理是什么？】
文章图片
首先 ， 用手在水里试一下 ， 如果水里有泡沫 ， 那就是静电了 。 如果没有 ， 那就是无电 。 （当然也不排除一些特殊的电荷会影响水内导电率 ， 但不一定能用手直接接触） 。 如果碰到水后 ， 水中带电的小水滴开始在水中迅速移动 ， 并且移动幅度很大 ， 就说明水中没有水 ， 也没有电荷！实验步骤：首先将一个装有水（质量为10 g)的小玻璃瓶放置在一张有两个圆孔（直径分别为0.01 mm和0.01 mm)并涂上一层液体蜡、加上水以形成两个直径为0.1 mm和0.01 mm的小水球；接着在水球上放入一块石头（质量为5 g)并使石头表面产生静电电场；随后启动开关将电压升高到1000 V水会以直线速度沿水柱而下淌 。 观察发现小水球上出现了一点微弱的电流活动；接下来在水球内滴几滴油（量很少);如果从水中滴出油后再加入一块石头 ， 小水球很快就会变为亮红色 。 这是什么现象？答案是静电放电！
我们知道 ， 静电是由电荷引起的 。 那么 ， 为什么我们需要将金属物体放入水中呢？这是因为在我们周围有很多个导电体 。 金属外壳具有吸收静电并且阻碍放电的作用 。 金属外壳中的电荷在导电体表面发生导电作用后 ， 能够被导体所捕获 ， 而它又能够在其周围形成静电放电场 ， 从而将其他导电体吸引过来 。 同时金属外壳中含有较多的导电介质 ， 如绝缘子、绝缘膜、金属片、导电胶等 ， 这些导电介质吸收掉这些导电介质形成了一个导电网络 。 这也是为什么金属外壳中容易附着导电介质形成静电场 ， 而金属丝则容易被导电网络所捕获的原因了 。 所以我们只要将金属外壳放入水中去并使金属外壳内电阻小于等于导体电流产生电压时能形成静电放电场 。 通过放电可以获得能量而不需要用电就能获得电能！通过研究静电放电现象我们发现：当电阻小于等于1伏/秒时电阻值并不是很大；当电阻小于等于10伏/秒时电阻值并不大；当电阻大于1000伏/秒时就存在放电现象 。
简单来说 ， 我们做静电实验的时候 ， 当电流通过固体表面时 ， 液体表面产生静电磁场会吸引金属表面的电荷进行电力与分离 ， 这样形成的静电就是电流活动 。 静电放电原理其实和我们生活中随处可见的“静电”差不多 ， 只不过我们没有注意它而已 。 静电放电也是有一个复杂的过程 ， 先要将静电聚集在固体表面 ， 当固体接触到静电时则会发生放电 。 当静电聚集在固体上时所形成的放电就称为“静电” 。 一般人对于“静电”的认识都停留在“没有电流” 。 然而实际上静电放电是一个复杂而漫长的过程 。 首先是电荷聚集 ， 电荷聚变成正负离子并与液体进行相互作用；然后是正负离子相互碰撞而相互吸引；最后是正负离子相互融合从而产生电子流和离子流——由上可以看出“静电”与“放电”都是一个完整的过程；由于电子和离子彼此融合 ， 它们才最终相互融合为单个正负离子所组成的离子流；并由这几个正负离子组成的离子流又被称为“正负离子流”——由这几种离子之间形成一个正负离子流！而这个正负离子流又像我们生活中的水滴一样 ， 不断与金属表面发生摩擦从而形成静电磁场！通过这个实验我们可以发现：当静电累积到一定程度时会出现放电现象！
在电容器中 ， 当电荷与液体表面产生静电时 ， 液体表面即成为电荷聚集场 。 这种聚集场会不断增强电场强度使得溶液表面发生电离现象 ， 从而产生大量的化学能 。 在电容器中 ， 电极间存在空隙、杂质或灰尘等 ， 这些都是电荷聚集的原因 。 因此 ， 静电放电会破坏掉电容器正常工作中需要消耗起来的各种能源和性能 ， 导致电能储备减少或丧失 。 若一个电容器内有两个以上电极且没有多余的导电部分时 ， 它就会形成一个不稳定的、不均匀地电流场 。 此时 ， 电流会通过多个电极并逐渐积聚 ， 直至超过电流释放极限时 ， 这两个电极才会接触带电体电容量大而电荷分布均匀化 。 电容器是由多个不同形状和功能的电极组成和工作的 ， 其中一个电极（即静电电极）和另一个电极之间存在间隙、杂质或灰尘等干扰电极电位变化的因素会使离子导电率发生变化 。 在静电放电过程中释放出的带电粒子将电极间及间隙中导电良好但极易放电的离子加速释放到空气中去 ， 从而导致电路中带电离子增加而发生爆炸破坏电路稳定性和安全性的问题 ， 称为带电体破坏；此外还有两种破坏形式：第一种破坏是在电场较弱时造成的高压静电击毙；第二种破坏是由于极板间电场强度变化造成静电场对相邻导体放电时引起的金属电极间电位差变化造成危险电压和电弧电压增加 。
推荐阅读
- 大脑的主要结构和功能有哪些？
- 叶毓睿刊文《麻省理工科技评论》元宇宙的“通天塔”需从元宇宙技术的“脚手架”开始。
- 地球上有75亿人口，相当于3个印度人口的总和，你知道吗？
- 河北沧州，发生了一起愤怒的事情
- 错位爱情：一场骗局引发的“硫酸”惨案
- 恒星的质量有上限，体积呢？同样有极限
- 特斯拉VS爱迪生，谁才是真正的天才科学家？
- “睡眠周期”大脑是如何进入休眠状态的？
- 罕见！1亿公里外，火卫二掩木星的天象上演
- 吞噬星空：罗峰拥有比遁天梭更厉害的念力兵器，他为何不使用？