静电学
基础摩擦不能创造电荷，只能使电子由一件物件转移到另一件：得电子者带负电，失电子者带正电。电荷同性相斥、异性相吸；带电体周围存在电场。尖端放电造就避雷针，接地让油罐车把电荷安全导走。
- 摩擦起电是电子转移而非创造电荷；得电子带负、失电子带正，总电荷守恒
- 同性电荷相斥，异性电荷相吸；验电器靠金属箔相斥张开显示带电
- 带电体靠静电感应吸引不带电的轻小物件（胶棒吸纸屑）
文体小知识：科学知识说明文——由摩擦起电的现象入手，讲解电荷、电子转移、感应起电与电场，再以避雷针和油罐车的拖地链说明静电原理怎样守护日常生活。
§课文原文 Passage
1用干布摩擦胶棒，胶棒能把小纸屑吸起，这就是摩擦起电。摩擦并没有创造电荷，只是使电子由一件物件转移到另一件：胶棒得到电子而带负电，干布失去电子而带正电。自然界只有正负两种电荷：原子核内的质子带正电，外围的电子带负电；两者数目相等时物件呈电中性，电子一旦转移，物件便带电。
2电荷之间的相互作用有明确规律：同性电荷互相排斥，异性电荷互相吸引。把两根用同样方式摩擦过的胶棒相互靠近，两棒带同种负电，会互相推开；摩擦过的胶棒与摩擦过的玻璃棒靠近则互相吸引。验电器利用同种电荷相斥的原理运作：带电体接触顶端金属圆盘后，两片金属箔带同种电荷而张开，张角越大，带电越多。
3带电体不单吸引异性电荷，也能吸引不带电的轻小物件。胶棒靠近纸屑时，纸屑内的电荷被感应而重新分布：靠近胶棒的一端积聚异性电荷，远端积聚同性电荷；由于异性端距离较近，吸引力大于排斥力，纸屑整体被吸向胶棒。这种现象叫静电感应。冬天脱毛衣时的轻微啪啪声、开门时被门把手电了一下，都是感应与放电的日常版本。
4带电体周围的空间存在电场：其他电荷进入电场便会受到电场力，带电体正是透过电场对远处电荷施力。电场线把电场形象化：由正电荷出发，终于负电荷，线上每一点的方向代表正电荷在该点的受力方向；电场线越密，电场越强。两块带异性电荷的平行金属板之间是均匀电场，电场线平行、等距，这是往后研究电路的重要模型。
5静电积累过多便可能放电，工程上有两个经典对策。其一，尖端放电：导体尖端电荷密集，容易把电荷缓缓释放到空气中，避雷针利用尖端的这一特性，把云层电荷与建筑物的感应电荷安全疏导，减少雷击。其二，接地：用导体把带电物件与大地连接，电荷便流入大地。运油车尾部拖著一条触地金属链，正是把行驶中摩擦产生的电荷导走，防止放电火花点燃汽油蒸气。
1重点摘要 Summary
摩擦不能创造电荷，只能使电子由一件物件转移到另一件：得电子者带负电，失电子者带正电。电荷同性相斥、异性相吸；带电体周围存在电场。尖端放电造就避雷针，接地让油罐车把电荷安全导走。
2生字卡 Vocabulary
研究不流动的电荷的性质、相互作用与应用的物理分支。
物质的基本属性，只有正、负两种；同性相斥，异性相吸。
两件物件互相摩擦时电子转移，使两者带等量异性电。
电子由一件物件移往另一件；得电子者带负电，失电子者带正电。
带电体靠近导体或轻小物件时，其内电荷重新分布，近端感应出异性电荷。
带电体周围的空间区域，其他电荷进入便受电场力。
由正电荷出发、终于负电荷的假想线；线越密电场越强，方向为正电荷受力方向。
导体尖端电荷密集而较易把电荷释放到空气中的现象，避雷针据此运作。
用导体把物件与大地连接，让多余电荷流走，避免积累放电。
利用两片金属箔带同种电荷相斥而张开的原理，检测物件是否带电及带电多少。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：两种电荷与摩擦起电自然界只有两种电荷：质子带正电，电子带负电。摩擦起电的本质是电子转移，不是创造电荷：两件物件摩擦时，对电子束缚较弱的一方失去电子带正电，另一方得到电子带负电，两者带等量异性电。举个例子：用干布摩擦聚乙烯胶棒，电子由布转移到胶棒，胶棒带负电；若摩擦的是醋酸纤维棒，电子则由棒转移到布，棒带正电。电荷守恒：转移前后，系统的总电荷量不变。
- 第二步：同性相斥，异性相吸电荷相互作用的规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。验证方法很直接：把一根摩擦过的胶棒用细线悬挂起来，另一根慢慢靠近，悬挂的一根会转开，因为两棒同带负电；改用摩擦过的玻璃棒靠近，悬挂的胶棒却被吸引过来。举个例子：理发后发丝飘起互相分开，是因为梳头摩擦令每根头发带同种电荷而互斥；影印机则反过来利用异性相吸，令带电墨粉吸到感光鼓上成像。
- 第三步：静电感应与胶棒吸纸屑带电体靠近不带电的轻小物件时，物件内的电荷会重新分布：靠近带电体的一端感应出异性电荷，远端剩下同性电荷，近端距离短、吸引力大，物件整体被吸过去，这叫静电感应。举个例子：带负电的胶棒靠近桌面上的小纸屑，纸屑靠棒一端感应出正电荷、另一端多出负电荷，靠端的吸引力强于远端的排斥力，纸屑便跳向胶棒；触碰后纸屑获得部分电荷，有时又会突然被弹开，因为两者变成同性而互斥。
- 第四步：电场与电场线带电体周围存在电场：别的电荷一进入，便受到电场力，带电体正是透过电场隔空施力。电场线是形象化工具：由正电荷出发、终于负电荷，永不相交；线上某点的方向就是正电荷在该点的受力方向，线越密代表电场越强。举个例子：孤立正点电荷的电场线呈放射状向四面八方射出；两块带异性电荷的平行板之间，电场线平行等距，是均匀电场，电子束在其中的偏转可用简单几何计算。
- 第五步：导体、绝缘体与接地导体内有可自由移动的电子，电荷能迅速分布到整件物件；绝缘体的电子被束缚，电荷只能停留在摩擦的位置。摩擦起电多发生在绝缘体之间，因为电荷无处流走便积累起来。接地是处理电荷的最直接方法：用导体把带电物件与大地连通，电子便可流入或流出大地，物件回复电中性。举个例子：触碰门把前先用手掌碰一下墙壁或金属水管放电，冬天便可免受静电电击；电子工厂的工人要戴接地手环，防止身上的静电击穿晶片。
- 第六步：尖端放电与避雷针导体表面弯曲越厉害的地方电荷越密集，尖端尤其突出，附近电场极强，足以把空气电离，让电荷缓缓释放，这就是尖端放电。避雷针是一根装在建筑物顶的尖锐金属杆并与大地相连：云层感应令针尖积聚大量异性电荷，一方面缓慢放电减低云中电荷，另一方面若雷击发生，电流沿针与导线直入大地，保护建筑。举个例子：高楼、灯塔与古塔的避雷针每年把无数雷电安全引入地下，尖端设计令闪电倾向选择最短的路径。
- 第七步：油罐车拖地链与静电安全运油车行驶时，汽油在罐内晃动、车身与空气和路面摩擦，都会积累静电；一旦放电出现火花，汽油蒸气可能爆炸。车尾拖著的金属链与地面接触，把电荷持续导入大地，令罐身电势接近零，这就是接地的应用。举个例子：加油站规定司机自助加油前先触摸金属放电板；飞机加油时，加油管与机身会先用导线连接再开泵，同样是确保两者电势相同，杜绝火花。静电也有善用的一面：静电除尘器与静电喷漆都靠电场吸附微粒。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
例题：用干布摩擦胶棒后，胶棒能把桌面上的小纸屑吸起。（a）解释胶棒为何带电，并写出所带电荷的种类。（b）纸屑原本不带电，解释胶棒为何仍能吸引纸屑。（c）运油车尾部拖有一条与地面接触的金属链，说明其作用。
- (a) 摩擦时电子由干布转移到胶棒：胶棒得电子而带负电，干布失电子而带等量正电；电荷只是转移，没有被创造
- (b) 胶棒靠近纸屑时产生静电感应：纸屑靠棒一端感应出正电荷，远端积聚负电荷
- (b) 靠端距离较近，异性相吸的力大于远端同性相斥的力，纸屑整体被吸向胶棒
- (c) 行驶中摩擦使油罐车积累静电，金属链把车身与大地连接（接地）
- (c) 电荷持续导走，车身不会积累高电势，防止放电火花点燃汽油蒸气
- 答案：(a) 摩擦使电子由干布转移到胶棒，胶棒因得到电子而带负电，属摩擦起电。(b) 带负电的胶棒令纸屑感应起电：近端感应出正电荷，吸引力大于远端排斥力，纸屑被吸起。(c) 金属链把行驶中积累的静电接地导走，避免火花放电点燃油气。解释题的套路：先讲电荷如何转移或分布，再讲力如何作用，最后落到结果，三层齐全才有满分。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1摩擦起电的微观本质是什么？
Q2两根摩擦过的胶棒互相靠近会怎样？为什么？
Q3带负电的胶棒为何能吸引不带电的纸屑？
Q4避雷针运用了哪两个原理？
Q5运油车为什么要拖一条触地金属链？
8重点回顾 Recap
- 摩擦起电是电子转移而非创造电荷；得电子带负、失电子带正，总电荷守恒
- 同性电荷相斥，异性电荷相吸；验电器靠金属箔相斥张开显示带电
- 带电体靠静电感应吸引不带电的轻小物件（胶棒吸纸屑）
- 带电体周围有电场，电场线由正出发终于负，线密处电场强
- 尖端放电（避雷针）与接地（油罐车拖地链）是防静电灾害的两大工程对策