6-1-1 庫侖靜電定律 6-1 電的認識 6-1-3 生活中常 見的靜電感應現象 6-1-2 摩擦起電 和感應起電

6-1-1 庫侖靜電定律 2 of 21 電器用具的普遍應用是現代生活的特徵。

6-1-1 庫侖靜電定律 3 of 21 早在西元六世紀希臘人就發現琥珀與羊皮摩擦後可以吸引薄木片和碎布等小物體。 十七世紀，英國學者吉爾伯特才首先進性較有系統的研究，稱上述現象為摩擦起電。 十八世紀開始，學者們稱摩擦起電後的物體帶有電荷(charge)，且能夠區分導體與絕緣體。(由自由電子區分)

6-1-1 庫侖靜電定律 4 of 21 十八世紀，法國科學家杜非發現摩擦後的物體所帶的電荷性質有兩種，同種電荷會相斥；異種電荷會相吸。 杜非因此提出雙電流體理論，認為物質內部有兩種電流體。當其數量相等則保持電中性；其中一種數量較多時，就帶了電。

6-1-1 庫侖靜電定律 5 of 21 十八世紀，美國政治兼科學家富蘭克林提出較簡單的單電流體理論，認為電流體是由一種電粒子組成，指出絕緣體摩擦時電粒子會轉移。 他在費城做的風箏實驗說明空中存在的電荷和摩擦起電的電荷本質上是相同的，並因此發明避雷針。 玻璃棒與絲絹摩擦後帶的電荷定為「正電荷」；塑膠尺與毛皮摩擦後帶的電荷定為「負電荷」。即今日我們所沿用的正、負電的由來。

6-1-1 庫侖靜電定律 6 of 21 十八世紀，法國科學家庫侖對帶電球體之間的作用力的大小作精確的測量，並提出庫倫定律： 兩球分別帶的電量 靜電力 註：算出來正為相斥力，負為相吸力。 比例常數 兩球心距離

6-1-1 庫侖靜電定律 7 of 21 庫侖靜電力的性質和萬有引力的作用類似，都是屬於超距力，隨著距離增加而衰減，且距離加倍，力的大小衰減為原來的四分之一。 電量q1、q2的單位為庫侖(coulomb，簡記為C)，一庫侖等於6.25x1018個電子所帶的電量。 較常用：1個電子的帶電量為1.6x10-19庫侖 112

6-1-1 庫倫靜電定律 8 of 21 例題6-1 兩帶電質點相距d，期間的作用力為F。若將兩質點的電量各減半，且距離加倍，則其間的作用力為多少？ 解：設原來的電量分別為q1、q2，

6-1-2 摩擦起電和感應起電 9 of 21 富蘭克林所稱組成電流體的電粒子，就是現在所熟知的電子。 現今我們知道原子是由原子核與核外電子所組成，兩者所帶電性相反、電量相等，所以一般原子呈電中性。 當電子受原子核的束縛力強，不易脫離，這類物體導電性差，稱為絕緣體；如果外圍電子所受束縛力弱，容易脫離而自由地移動，稱為自由電子，這類物體具導電性，形成導體。

6-1-2 摩擦起電和感應起電 10 of 21 當兩物體摩擦時，使得物體上的一些電子轉移到另一個物體上，導致前者帶正電、後者帶負電。 常見有絲絹與玻璃棒摩擦，絲絹帶負電；毛皮與塑膠尺摩擦，塑膠尺帶負電。可以記憶為師父(絲負、塑負) 請同學想想看，為什麼都是絕緣體在摩擦起電，導體為什麼不行呢？ 導體容易導電，摩擦所帶的電，很容易因為再度摩擦接觸而正負電中和，故難以摩擦起電。

6-1-2 摩擦起電和感應起電 11 of 21 針對導體，我們想出另一種利用靜電感應的方式使之帶電，稱為感應起電。 靜電感應是指物體受到外加靜電力的作用，而使其內的正、負電荷分離的現象。(物體仍保持電中性！) 以帶正電的B，靠近被絕緣柱撐起的導體A，導體A內部的自由電子受到靜電力的作用而移動，使正、負電分離。

6-1-2 摩擦起電和感應起電 12 of 21 利用靜電感應，我們用以下步驟來達到使導體帶電的目的：

6-1-2 摩擦起電和感應起電 13 of 21 請同學想想看，為什麼絕緣體不能用靜電感應的方式來感應起電呢？ 帶正電的物體靠近中性的絕緣體，然而絕緣體內部的電子均被束縛住，雖然受到靜電力的作用，正、負電只會稍稍的「偏離」，並不會像導體一樣「分離」。當外來帶電體移除後，絕緣體又恢復原先電中性的狀態了。 絕緣體 帶正電物體

6-1-2 摩擦起電和感應起電 15 of 21 習題6-1 (1)用塑膠梳子梳頭髮時，常可發現梳子可吸引頭髮，已知梳子帶負電，則頭髮上的電子數目是增加了還是減少了？ 解：電子轉移到梳子上，頭髮中的電子數減少了，故頭髮帶正電。

6-1-3生活中常見的靜電感應現象 16 of 21 請同學說說看，為什麼用毛衣摩擦過的塑膠墊板可以吸引小紙片？ 塑膠板與毛衣摩擦後，自毛衣獲得了額外的電子，因而帶負電。 當帶負電的塑膠板靠近絕緣體的小紙片，紙片內部的原子受到靜電感應的作用而正、負電偏離，吸力大於斥力，故小紙片被吸起。

6-1-3生活中常見的靜電感應現象 17 of 21 高空的雲層因為對流而摩擦帶電，當帶負電的雲層靠近地面時，地面感應正電荷，這些正電荷多集中在物體的尖端，當雲層與地面大量的正、負電急劇地中和而形成閃電，伴隨劇烈聲響。 所以哪些地方是打雷閃電不能躲的地方呢？ 你還想到哪裡可以躲呢？ 大樹下、家裡、旗竿旁、鐵桿旁、汽車內…

6-1-3生活中常見的靜電感應現象 18 of 21 其他例如寒冷乾燥的冬天，毛衣因為摩擦而帶電。當我們脫毛衣時可聽到爆裂聲並看到閃爍的小火花。(天氣潮濕不會嗎?) 載送易燃油品的油罐車，在車尾處繫有一根鐵鏈拖在地上，是為了避免意外危害。(為什麼？)

6-1-3生活中常見的靜電感應現象 19 of 21 習題6-1 (2)現有A、B、C、D四個小導體球，以棉線懸掛如圖所示，先取帶負電的導體球與A接觸，然後每次取兩球靠近(但不接觸)做實驗，發現下列現象： (a)B、C、D均可與A相吸 (b)B、C之間無作用力 (c)B和C均可與D相吸。試判斷各球帶電情形？及所帶電性為何？ 解：B、C球不帶電；D球帶正電。

6-1-3生活中常見的靜電感應現象 20 of 21 習題6-1 (3)衣服放入烘乾機烘乾後取出時，為什麼衣服常常會黏在一起？ (4)在戶外遇到大雷雨時，為什麼不可以躲在大樹下避雨？ 解：(3)衣服在烘乾機中摩擦帶電而相吸。 (4)因為地面感應的正電荷常集中在物體的尖端，所以閃電容易發生在大樹或高聳尖銳的物體。

網路資源： 21 of 21 1.物理遊樂場 教學示範影片http://www.ied.edu.hk/has/phys/phydemo/others/index.htm