物体得到或失去电子就会带电:得到电子带负电,失去电子带正电。这个知识点出现在电学的开头,常考摩擦棒子、布和气球的题目。
它直接连到由电荷和时间计算电流,因为电流就是在移动的电荷。
电荷是什么,从哪里来?
每个原子都有带正电的原子核和带负电的电子。中性物体的正电荷和负电荷数量相等,效果互相抵消。带电就是打破这种平衡。
有两条规则描述电荷之间的作用。同种电荷相斥,异种电荷相吸。这些力不需要物体接触就能起作用。
摩擦怎样使物体带电?
两种不同的绝缘体互相摩擦时,电子从其中一种的表面被拉走,附着在另一种的表面。失去电子的材料带正电,得到电子的材料带负电。
只有电子转移,因为质子固定在原子核里。摩擦并没有创造电荷,电荷只是从一处搬到另一处,所以总量不变。
例题
用干燥的羊毛布摩擦一根聚乙烯(polythene)棒,棒带负电。解释原因,并说明布上的电荷。(虚构例子,课本常见的搭配。)
第 1 步,说出移动的东西: 摩擦使电子发生转移。
第 2 步,说明方向: 电子从布移到棒,因为棒最后带负电,一定是得到了电子。
第 3 步,说明布: 布失去了电子,所以带正电。
第 4 步,比较大小: 棒得到的负电荷与布失去的一样多,所以两者电荷大小相等、符号相反。
答案: 电子从布移到棒。棒带负电,布带正电,电荷量相等。
要留意的错误
常见的答法是说布“把正电荷给了棒”,或说质子发生了转移。
错误答案: 棒带负电是因为它从布得到了质子。
质子带正电,得到质子会使棒带正电。而且质子本来就留在原子核里。
纠正的方法是每次解释带电都从“电子从……移到……”开始。然后从方向读出符号:得到电子为负,失去为正。
自我检测
先试做,再打开每题的答案。
1. 用布摩擦一根有机玻璃(Perspex)棒,棒带正电。什么东西移动了,从哪里到哪里?
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电子从棒移到布。棒失去电子,所以带正电;布得到电子,所以带负电。
2. 一个带负电的气球靠近另一个带负电的气球。它们是相吸还是相斥?说出你用的规则。
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它们相斥,因为同种电荷相斥。
3. 一个带负电的金属球被接到地面的导线碰了一下。电子往哪个方向移动?球最后带什么电?
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电子从球移入地面,因为电子互相排斥,而地面可以接收它们。球最后呈中性。
接下来学什么?
当你能说清楚电子往哪个方向移动后,就进入由电荷和时间计算电流。电荷与电流模块列出了完整的学习顺序。
有些学生能背出规则,却因为解释里漏了粒子或方向而丢分。老师在一对一线上物理补习中听你讲一遍,就能马上发现你漏了哪个粒子、哪个方向。