知识点：摩擦起电电压 摩擦起电现象，对于任何学过电学的同学来说都十分熟悉,但是,可能只有很少人注意到摩擦起电会产生很高的电压。例如在干燥的天气里,当你用毛皮去摩擦塑料棒的时候,会听到“劈劈啪啪”的声音;再如在天气干燥的夜晚,当你脱毛衣套衫，毛衣与头发相摩擦时,也会听到这种“劈啪”声;如果没有灯光,你可能还会看到细小的火花。要知道,这小火花和“劈啪”声,就是近在身边的“打雷闪电”呀!干燥空气的击穿电场约达3万伏/厘米,所以,上述现象表明摩擦起电确实会达到相当高的电压。
知识点：摩擦起电电压
摩擦起电现象，对于任何学过电学的同学来说都十分熟悉,但是,可能只有很少人注意到摩擦起电会产生很高的电压。例如在干燥的天气里,当你用毛皮去摩擦塑料棒的时候,会听到“劈劈啪啪”的声音;再如在天气干燥的夜晚,当你脱毛衣套衫，毛衣与头发相摩擦时,也会听到这种“劈啪”声;如果没有灯光,你可能还会看到细小的火花。要知道,这小火花和“劈啪”声,就是近在身边的“打雷闪电”呀!干燥空气的击穿电场约达3万伏/厘米,所以,上述现象表明摩擦起电确实会达到相当高的电压。
真有点难以置信,然而这是事实。为了使你更信服,我们用电学中的一些知识来估计一下直径为1cm的小球,在摩擦起电时所能达到的电压。该球的表面积为πd2(~3cm2),而一个原子的直径约为亿分之一厘米,即大约是10-8cm,因此该小球表面上一个原子所占的面积为(10-8)2cm2,那么在这个小球表面大约有3/(10-8)2~3×1016(个)原子,即3亿亿个原子。如果我们假设在摩擦过程中,小球表面上每一万个原子平均获得1个电子,那么总共将获得3×102个电子。每个电子的电荷量是1.6× 10-19C,所以总共获得1.6× 10-19 ×3×1012C~0. 5× 10-6C~0.5uC负电荷。
于是现在的问题是:一个直径为1cm的小球,当它的表面均匀分布着0. 5uC电荷量时,求它的电势。根据电学中的公式,该带电球面的电势U=kQ/R, R为球的半径,Q为球面的总电荷量,k是比例常数。由实验确定k=9X109v.m/C.于是小球的电势为U=KQ/R=9×109 V .m/CX0.5 × 10-6C/0.5×10-2m=9× 105V,即90万伏!这是相当高的电压。
应当指出,摩擦起电所产生的电压虽然很高,但由于电荷量极少,所以一般不会引起较大的持续电流。
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