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探秘微观世界:电荷的起源与物体带电的微观本质
PHYS1003C-PEP-CN Lesson 1
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宇宙万物的坚实外表下,潜藏着一个永不停歇的电性世界。物质带电的本质,并非凭空创造了电荷,而是物质内部微观粒子平衡的破坏

+ Metallic Bonding Micro-Model Positive Ions in a Sea of Delocalized Electrons + Metal Ion (Cation) Free Electron

1. 电荷的微观载体

原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。在金属导体中,原子的一部分外层电子脱离束缚,成为可在金属内部“海洋”中穿行的自由电子,而失去电子的原子则变成固定在晶格节点上的离子

2. 起电的物理图景

  • 摩擦起电:不同物质对电子的束缚能力不同。摩擦时,电子从束缚力弱的物体转移到束缚力强的物体,使双方分别带上等量的异种电荷。
  • 感应起电:利用静电感应(Electrostatic induction),使导体内的自由电荷在外部电场作用下重新分布。靠近带电体的一端感应出异种电荷,远离端感应出同种电荷。

3. 电荷的度量

我们用电荷量 (Electric quantity) 来描述物体所带电荷的多少,其国际单位是库仑 (C)。利用验电器 (Electroscope),我们可以通过箔片的张角大小,定性地观察物体带电的强弱。记住,电荷之间遵循“同性相斥,异性相吸”的永恒法则。