《静电现象与电荷守恒》 讲义

《静电现象与电荷守恒》讲义
一、静电现象
在我们的日常生活中，静电现象屡见不鲜。

当我们在干燥的天气里脱毛衣时，会听到“噼里啪啦”的声音，同时可能还会看到火花；用塑料梳子梳头发后，梳子能吸引小纸屑；在科技馆里，我们还能看到静电发生器使人体的头发竖起的有趣场景。

那么，这些静电现象是如何产生的呢？其实，这都与物体中电荷的分布和运动有关。

当两个不同的物体相互摩擦时，例如玻璃棒与丝绸摩擦，橡胶棒与毛皮摩擦，它们的表面会发生电子的转移。

原本呈电中性的物体，因为失去或得到电子而带上了电荷。

得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。

静电现象不仅在我们的日常生活中出现，在工业生产中也有着重要的应用和影响。

例如，在印刷、喷漆、纺织等行业，静电可以帮助吸附颜料、涂料和纤维，提高生产效率。

但同时，如果静电不能得到有效控制，也可能会引发火灾、爆炸等安全事故。

二、电荷的种类
自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。

我们规定，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷，用毛皮摩
擦过的橡胶棒所带的电荷为负电荷。

同种电荷相互排斥，异种电荷相
互吸引。

这个规律在判断电荷的性质和电荷间的相互作用时非常有用。

比如，当我们看到两个带电体相互排斥时，就可以知道它们一定带有同种电荷；而如果它们相互吸引，那么它们可能带有异种电荷，也有可能其
中一个带电，另一个不带电。

三、电荷守恒定律
电荷守恒定律是自然界的基本定律之一。

它指出：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体
的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。

这就好比我们在一个封闭的房间里分配糖果，无论我们怎么分配，
糖果的总数是不会改变的。

例如，一个带正电的物体与一个不带电的物体接触，正电荷会转移
到不带电的物体上，使得两者都带上正电，但总的正电荷量与最初带
正电物体所带的电荷量是相等的。

在微观世界中，电荷守恒定律同样适用。

在原子中，原子核带正电，电子带负电，它们的电荷量总是相等的，从而使得原子整体呈电中性。

四、静电的产生与消除
静电的产生主要有摩擦起电、感应起电和接触起电三种方式。

摩擦起电我们在前面已经提到过，是通过不同物体之间的摩擦使电
子发生转移。

感应起电则是利用静电感应的原理。

当一个带电体靠近一个导体时，导体内的自由电子会在电场的作用下重新分布，使得导体的一端带正电，另一端带负电。

接触起电是指一个带电体与一个不带电的物体接触，电荷会在两者
之间转移，从而使不带电的物体带电。

既然静电会给我们带来一些不便和危害，那么如何消除静电呢？常
见的方法有增加空气湿度、使用静电消除器、使用防静电材料等。

在
干燥的环境中，增加空气湿度可以减少静电的产生。

静电消除器通过
释放相反电荷来中和物体上的静电。

而在一些对静电敏感的场所，使
用防静电材料制作的物品可以有效防止静电的积累。

五、静电现象的实际应用
静电在许多领域都有着广泛的应用。

在复印机和激光打印机中，利用静电可以吸附墨粉，从而实现文件
的打印。

在空气净化领域，静电除尘器可以通过静电吸附空气中的灰尘和污
染物，达到净化空气的目的。

在医疗领域，静电可以用于治疗某些疾病，例如静电疗法可以促进
血液循环，缓解疼痛。

六、电荷的微观本质
从微观角度来看，电荷是由原子中的电子和原子核所携带的。

电子
带有负电荷，原子核中的质子带有正电荷，中子不带电。

原子的核外电子围绕原子核运动，当原子失去或得到电子时，就会
形成离子，从而带上电荷。

不同的物质，其原子结构和电子的分布情况不同，这也导致了它们
在摩擦或接触时产生静电的难易程度不同。

七、静电防护
在一些对静电敏感的场所，如电子工厂、易燃易爆场所等，静电防
护至关重要。

工作人员需要穿戴防静电服装和鞋，使用防静电工具和设备。

同时，要对工作环境进行静电控制，如铺设防静电地板、安装静电消除设备等。

对于电子设备，也要采取静电防护措施，如在包装中加入防静电材料，在运输和存储过程中注意防止静电的产生和积累。

八、总结
静电现象虽然在我们的生活中常常被忽略，但它却与我们的生活息
息相关。

了解静电现象的产生原因、电荷守恒定律以及静电的应用和
防护，不仅能够帮助我们更好地解释生活中的一些现象，还能在实际
工作和生活中避免静电带来的危害，充分利用静电的有益之处。

希望
通过对静电现象与电荷守恒的学习，能够让大家对电学的这一领域有更深入的认识和理解。