宋朝茶楼一伙计
跟胖哥学物理 带电和放电\r
同学们已经开始电学的学习，都知道带电体有一个特性，就是能够吸引轻小物理。很多同学觉得有点不可思议，为什么能吸引呢?\r
这还得从物体带电方法说起，其实物体带电有三种方法：\r
1、\t摩擦起电。\r
不同性质的两个物体相互摩擦而带上等量的异种电荷的过程叫做摩擦起电。这是因为在摩擦的过程中，原子对电子束缚能力较弱的那个物体失去电子，对外显示带正电，而另一个原子对电子束缚能力较强的物体得到电子，对外显示带负电。因此摩擦起电的本质并不是创造了电，只是电子从一个物体转移到另一个物体，而电荷的总量保持不变。\r
2、\t接触起电。\r
将一个不带电的物体与一个原来带电的物体相接触，使原来不带电的物体带电。大家还记得有一个经典例题，一个带电物体吸引一个小球，当吸引过来后很快就又迅速离开。其实就是当另一个轻质小球被吸引过来，然后电荷发生转移，是这个小球也带上同种电荷而互相排斥。\r
在接触带电中，有一个很重要原理（相当于数学中公理），就是电荷均分原理。几个带不同电荷（当然其中一个也可以不带电），当它们接触后，电荷会从多的流向少的，首先发生电中和现象，然后电荷进行再分配，使两个物体所带的电量相同。）把一个带正电荷量为3q的金属球A跟同样的但带负电荷量为5q的金属球B相碰，碰后两球带的电荷。两球接触后，电量先中和再平分，接触剩余总电量为-2q；则每个小球均带电为-q。\r
3、感应起电：如图所示，使一个带电的物体A靠近一个不带电的物体B，则物体B靠近带电体的一端将出现与带电体所带电荷相异的电荷，而其远离带电体的一端将出现与带电体所带电荷相同的电荷，这种现象叫做静电感应现象。\r
有了这个知识，我们就知道了为什么带电体能吸引轻小物体：带电体的周围存在电场，使轻小物体在靠近它的一端出现异种电荷，在远离它的一端出现等量的同种电荷。两电荷之间的作用力是跟它们的电量的乘积成正比。跟它们间的距离的平方成反比。因此，带电体对较近的异种电荷的吸引力大于对较远的同种电荷的排斥力，所以带电体能吸引轻小物体.。\r
为什么物体两个物体摩擦后会带上等量异种电荷?美国独立战争时重要的领导人之一的富兰克林最先规定正、负电荷。为什么跟丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，丝绸带负电荷呢?\r
我们先看物质构成，物质是由分子、离子、原子构成.分子是原子通过共价键结合而形成的；离子是原子通过离子键结合而形成的.所以归根结底，物质是有原子构成的。而原子又由原子核和核外电子构成的，除氢（氕）原子的原子核是由一个质子构成，其它原子的原子核都是由质子和中子构成，中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克组成的。\r
由于原子核质子和核外电子所带的电量相同，所以整个原子呈中心，也就是对外没有电性。化学研究告诉我们，核外最外层电子很不稳定，所以不同原子彼此搭伴形成稳定结构构成分子。用物理语言来描述，就是原子核对核外电子（其实是最外层）束缚本领是不同的。因为不同的原子核束缚本领不同，因为摩擦后束缚本领弱物质（玻璃棒）的电子就转移到束缚本领强物质（丝绸），从而使束缚本领弱物质原子核外缺少电子，整个物体带上负电，而束缚本领强物质原子核多余电子带正电，缺少或者多于刚好是转移电子数，所以摩擦双方带上等量异种电荷。因此，摩擦起电实际上不是创造了电荷，而是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电子分开。同学也理解为什么一个电子所带电量是最小的，任何带电体所带电量总是等于某一个最小电量的整数倍,这个最小电量叫做基元电荷,也称元电荷,用e表示,1e=1.602 176 565 (35)×10-19C ,在计算中可取e=1.6×10-19 C。它等于一个电子所带电量的多少,也等于一个质子所带电量的多少。6.25×1018个元电荷所带电荷量有1 C。因为其他物体都是电子转移造成的，而电子转移数目只能是整数倍，所以带电体所带的电量只能是\r
基本元电荷整数倍。\r
接触带电和感应带电其实也是一种电荷转移现象。对于接触带电，其实还是电子从多流向少得到，使各自核外电子数与原子核质子数不同，从而使接触物体带上等量同种电荷。感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷在电场力的作用下分开，是电荷从物体的某一部分转移到另一部分去。感应起电的本质，就是电荷在物体中的重新分布。因此从物体带电三种方法我们可以看出，物体带电不是创造电荷，而是电荷一种转移现象，其实正负电荷总和并没有发生增减，只是电子从一个物体跑到另一个物体（摩擦起电和接触带电），或者从同一个物体一个地方跑到另一个地方（感应带电）。\r
既然物体能带电，同样带电体也会放电。其实很多时候，首先发生是一种电中和现象。\r
两个带等量异种电荷的物体，一个失去电子，而缺少电子带正电荷，另一个得到电子，而因有多余的电子带负电，一个失去多少电子，另一个得到多少电子，当发生电的中和时，带负电的那个物体会将多余的电子传给因缺少电子而带正电的物体，使的两个物体的原子都恢复电中性的过程。所以到最后两个物体就都不带电了。中和时负电荷会移动，所以会产生瞬时电流。仔细分析，放电现象依然是电荷转移。这种带电物体失去电荷的现象叫做放电。常见的放电现象有以下几种：\r
1、接地放电\r
地球是良好的导体,由于它特别大，所以能够接受大量电荷而不明显地改变地球的电势，这就如同从海洋中抽水或向海洋中放水，并不能明显改变海平面的高度一样.如果用导线将带电导体与地球相连，电荷将从带电体流向地球,直到导体带电特别少，可以认为它不再带电。(如果导体带正电，实际上是自由电子从大地流向导体。这等效于正电荷从导体流向大地。）生产中和生活实际中往往要避免电荷的积累,这时接地是一项有效措施比如我们在油罐车拖一根铁链，就是把油和车厢产生静电释放出去，避免发生火灾事故发生。\r
2、尖端放电\r
通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了。空气电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的原子带正电，叫做正离子。\r
由于同种电荷相互排斥，导体上的静电荷总是分布在表面上，而且一般说来分布是不均匀的，导体尖端的电荷特别密集，所以尖端附近空气中的电场特别强，使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离。这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象。尖端放电在技术上有重要意义。高压输电导线和高压设备的金属元件，表面要很光滑,为的是避免因尖端放电而损失电能或造成事故。\r
3、火花放电\r
当高压带电体与导体靠得很近时，强大的电场会使它们之间的空气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成电流。由于电流特别大，产生大量的热,使空气发声发光，产生电火花.这种放电现象叫火花放电。火花放电在生活中常会遇到：干燥的冬天，身穿毛衣和化纤衣服，长时间走路之后，由于摩擦，身体上会积累静电荷。这时如果手指靠近金属物品，你会感到手上有针刺般的疼痛感。这就是火花放电引起的，如果事先拿一把钥匙，让钥匙的尖端靠近其他金属体，就会避免疼痛。在光线较暗的地方试一试，在钥匙尖端靠近金属体的时候，不但会听到响声，还会看到火花。在一些工厂或实验室里，存在大量易燃气体，工作人员要穿一种特制的鞋，这种鞋的导电性能很好，能够将电荷导入大地，避免电荷在人体上的积累，以免产生火花放电，引起火灾。\r
雷电就是一种剧烈的火花放电现象，已经专题论述了，这里不再累赘。\r
总之，不论是物体带电，还是带电体放电，都是电荷一种转移，本质上没有区别，只是能量转化上存在差异，而且电荷转移中电荷总数是保持不变的，这个就是富兰克林最早提出电荷转化守恒定律，成为经典物理学中一个重要定律之一。在物理学里，电荷守恒定律是一种关于电荷的守恒定律。目前，电荷守恒定律有两种版本，“弱版电荷守恒定律”（又称为“全域电荷守恒定律”）与“强版电荷守恒定律”（又称为“局域电荷守恒定律”）。弱版电荷守恒定律表明，整个宇宙的 总电荷量保持不变，不会随着时间的演进而改变。注意到这定律并没有禁止，在宇宙这端的某电荷突然不见，而在宇宙那端突然出现。强版电荷守恒定律明确地禁止 这种可能。强版电荷守恒定律表明，在任意空间区域内电荷量的变化，等于流入这区域的电荷量减去流出这区域的电荷量。对于在区域内部的电荷与流入流出这区域 的电荷，这些电荷的流进流入关系也满足电荷守恒。\r
2018年9月26日于宜昌市夷陵区吾同斋\r
宋朝茶楼一伙计
这个首先要明确是什么电，是静电还是我们生活中用的电，两种电的形成条件是完全不一样的。
静电主要是靠两种不同材质的绝缘体摩擦形成的，比如我们初中物理学的玻璃和毛皮摩擦吸附纸屑。再比如我们冬天穿的毛衣，脱下来的时候会有噼里啪啦的放电声，在黑暗中还能看到些许电弧光，这就是所谓的静电。静电虽然电压特别高，通常为数十千伏到数百千伏，但是其能量也非常小，一般不会对我们人体产生伤害。但是一些电子元件却对静电非常敏感，所以装电子元件或电路板的袋子都必须要专用的防静电袋，一般为灰色半透明的塑料袋。
生活用电一般可分为物理电和化学电，物理电主要是通过电磁感应获取，通过改变线圈匝数来改变输出电压。
化学电主要是通过两种不同介质或不同金属利用其电位不同产生的电位差来实现的，通常都需要电解液或催化剂来提高其性能。
不管什么电，其放电方法归纳起来就一点——短路！
生活用电：比如家用电器接地——将有可能泄漏的电能通过接地线回到大地，这就避免了可能对人体形成电击伤害。
关于静电：电子行业都会有严格的防静电或释放静电措施，比如进入生产车间都需要用手触摸一个接地的金属球，以释放手上的电荷，进入工作台也必须要穿防静电工作服，戴防静电手环（一个金属环一根连线接到地），防静电手套（手套中间有金属线，用于短路掉摩擦产生的电荷）才能开始操作。
