电工基础教学 正电荷与负电荷的 本质

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1、第三节正电荷与负电荷每个原子里都含有带正电的质子和带负电的电子，那么，岂不是所有物质都带电了吗？是的，一切物质都含有电，这并不奇怪，只是一般情况下，原子里的质子数和电子数总是相同，一个质子带一个正电荷，一个电子带一个负电荷，正电量与负电量相同，而性质相反，所以相互抵消了电性，物体在平时对外就不显示电性，这叫做电中性。1.带电体的产生在某些情况下，却会让物体带电，改变原来的电中性状态。比如，我们用丝绸去反复地摩擦玻璃棒几下（图1），这根玻璃棒可以吸引一些较小的纸屑（图2）。究其原因，是每种物质的原子对最外层电子的束缚力有所不同，用

2、丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的一些电子会转移到丝绸上，少了电子的玻璃棒，会由原来的电中性，变为带电体，可以吸引一些轻微的东西，比如纸屑、毛发等等。电子带负电，质子带正电，那么，失去电子的玻璃棒，电子数就会少于质子数，负电量小于正电量，玻璃棒就对外显示正电的特性。玻璃棒失去的那些电子去了那里呢？转移到了丝绸上，所以此时的丝绸也成了带电体，但是，丝绸由于多了电子，负电量大于正电量，就对外显示带负电的特性。图1图2假如用毛皮去反复的摩擦橡胶棒，橡胶棒里的原子对电子的束缚力大于毛皮，毛皮上的一些电子就会向橡胶棒转移，从而使橡胶棒带上了多余

3、的负电荷，我们说，橡胶棒带上了负电。当然，失去电子的毛皮就带上了正电，图3形象的示出了这个过程。图3在上面的实验中，我们了解到，物体当上负电或正电，都是电子的转移引起的，这些带负电荷的电子是看不见摸不着的“隐形者”，从这个物体转移到另外的物体，使得物体由此带电。实际上，一般情况下，都是该物体的最外层电子的转移现象，就是我们前面讲过的受原子核的束缚力最弱的那个最外层的电子发生了转移，而不是其他层的电子发生了转移现象，更不是质子发生了转移现象。电荷不会凭空产生，只是从这个物体转移到另一个物体，也没有凭空消失，正负电荷的总量没有发生任

4、何改变，这叫电荷守恒定律。在上面的试验中，实验材料橡胶棒、丝绸等，这些物质的原子里面的最外层电子，在没有摩擦以前，只是做些无规则的热运动，在反复的摩擦过程中，就会变为“自由电子”，从某个物体“定向”地转移到另一个物体。不过，大家不要太争纠一些名词、术语，做热运动的最外层电子，虽然看似“无规则”，其实都要受到原子里的原子核的束缚力，在这个受力的范围内做无规则的运动，当由于某种原因使得电子摆脱了这个束缚力，就成为了自由电子。但是，在一些电子学著作的叙述中，金属导体里原子的最外层电子，在正常情况下也会称为“自由电子”，比如这样的叙述：

5、“这些自由电子做无规则的热运动”，这种叙述也没什么不可以。大家学习电子学，要善于从本质上来掌握知识。那些毛皮或橡胶棒，丝绸或玻璃棒，无论是失去电子还是获得了多余的电子形成的带电体，正负电荷都比较安静的存在于其中，我们说，该物体带上了静电，这些电荷称为静电荷。实际上，我们平时就会接触并感知静电的存在，比如，用尼纶柄做的梳子梳头后，这把梳子也会变得可以吸引细小的、轻微的物体。我们冬天穿的毛衣，在晚上脱下时会由于摩擦发出放电的火花，并且伴随噼噼啪啪的声响；夏天的雷雨天气，那些骇人的雷电，就是天空中的云彩之间相互摩擦带上了大量的电荷，对

6、大地表面的放电。诸如此类的现象，都是静电的放电现象，简称静电现象。2.电子转移的奥妙并不是所有的两种物质产生了摩擦，就都会发生电子转移的现象，那么，那些物质之间容易发生电子转移的现象，成为带电体呢？原来，每种原子对最外层电子的束缚的本领有差异，用束缚电子的本领有显著差异的两种物质相互摩擦，就容易产生电子转移的现象，不言而喻，束缚本领大的总是获得电子成为带负电的带电体，束缚本领小的容易失去电子就会成为带正电的带电体。一些常见物质束缚电子的本领，由弱到强例举如下：毛皮＜玻璃＜云母＜羊毛＜尼纶＜丝绸＜橡胶＜金属＜松香。3.正负电荷的特

7、性：同性相斥，异性相吸如果手持一根带正电的玻璃棒，靠近一个悬挂着的同样带正电的玻璃棒，这根悬挂着的玻璃棒会偏向一边，好像受到手持玻璃棒的一个无形的推力，如图4a所示。同样带负电的橡胶棒靠近时，也会发生这种现象，如图4b所示。但是，当一根带负电的橡胶棒和带正电的玻璃棒靠近时，玻璃棒会主动的去偏向橡胶棒，马上吸引在一起，如图4c所示。图4我们继续用小球做实验，象图5那样，会发现同样的现象：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，这就是电荷定律。电荷只有两种，要么是正电荷，要么是负电荷。一个正电荷与一个负电荷的电量是一样的，只是性质相反。

8、一个电子所带的电量是微不足道的，在上面的试验中，会有无数个电子发生转移现象，电学中用库仑这个单位来度量电荷的多少，规定6.24×1018个电子所带的电量，是1库仑，库仑的符号用Q或q表示，这是为了纪念科学家库仑先生，库仑就是电量的单位。所谓电量，就是指一个物体带