静电的奥妙摩擦起电

人类对电的认识是从静电开始的。早在我国汉朝，著名学者王充在《论衡》一书里就有过“顿牟掇芥”的记载。“顿牟”是一种琥珀，是植物树脂经过石化的产物；“掇芥”就是拾起轻小物体。意思是说，摩擦过的琥珀， 具有吸引轻小物体的本领。其实，别的物体经过摩擦，也会“掇芥”。把塑料钢笔杆在干燥的头发或者衣服上摩擦几下，然后靠近干燥的小纸片、粉笔末，笔杆就把它们吸了起来。你也许有过这样的体验，在空气干燥的时候， 用赛璐珞梳子梳干燥的头发，头发总要竖起来，梳不平顺；拿这个梳子靠近小纸片，小纸片立刻飞到它上面。

物体经过摩擦以后能够吸引轻小物体的现象叫做摩擦起电，带了电的物体叫做带电体。任何两种物体摩擦，都可以起电。你可以做一个实验：把一根干燥的细长圆木棍搁在椅背上，使它处于平衡状态。然后拿一张干燥的报纸平铺在门板上，用干燥的手心（也可以用干燥的刷子）在报纸上来回地刷。刷一阵子以后，报纸像刷了浆糊那样地贴在门板上了。揭下报纸，挨近木棍， 报纸就把木棍吸了过来。慢慢移动报纸，木棍也跟着转动。这是经过摩擦的报纸带了电的缘故。

你可能会有疑问，所有物体都能摩擦起电的说法不对。一手拿金属棒， 一手用丝绸去摩擦，金属棒就没有起电，不能吸引轻小物体。但是，如果戴上干燥的橡皮手套重做这一实验，金属棒一定会带电。这是为什么呢？原来， 金属棒、人体和大地会传递电荷，摩擦产生的电荷被迅速传到大地上；而橡皮不会传递电荷，因此在后一种情况下，金属棒就带电了。

容易传递电荷的物体，像金属、碳、大地、人体、各种酸、碱、盐的水溶液等，叫做导体；不容易传递电荷的物体，像琥珀、橡胶、玻璃、石蜡、塑料、纸、油类、干木材、空气等，叫做绝缘体。当然，导体和绝缘体之间也没有绝对的界限。随着条件的改变，绝缘体的导电能力也会增强，甚至变成导体。比如木材湿了，玻璃加热到红热的程度，就都变成导体了。

物体摩擦可以起电，这电从哪里来的？为了寻找问题的答案，美国科学家富兰克林在 18 世纪中叶做了下面的著名实验。

甲乙两人并立在和地面绝缘的蜡板上，丙直接站在地上。开始，甲用手摩擦玻璃管，使玻璃管带电。然后乙用手指接触甲手里的玻璃管，乙身上也带了电。最后，甲乙两人分别同丙接触，结果在接触的时候都出现了电火花。但是，如果乙和甲手里带电的玻璃管接触之后，又和甲的身体接触，那么他们分别接触丙的时候，就都没有火花产生。为什么呢？富兰克林解释说，甲乙丙三人所带的电本来处于正常状态，因为摩擦使甲身上的一部分电转移到玻璃管上，乙接触玻璃管的时候电就转移到乙身上。这样一来，甲身上的电减少了，乙身上的电变多了。因此当他们分别接触电量处于正常状态的丙的时候，就产生了电火花，使三者所带的电重新处于正常状态。如果乙接触玻璃管以后又接触甲，电就会在他们之间流通，使甲乙达到摩擦以前的正常状态，因此甲乙接触丙的时候就不会有电火花。

富兰克林认为，电不是摩擦“创造”出来的，只是从一个物体转移到另一个物体，并且在任何一个绝缘体系里总电量是不会变化的，这是电荷守恒

定律的最早表述。在这次实验中，富兰克林首创了用“-e”表示甲身上的电荷，用“＋e”表示乙身上的电荷。这是电学史上第一次用数学上的正负概念来说明两种电荷的性质。

过去，人们只知道有“玻璃电”、“橡胶电”、“松香电”等，自从富兰克林提出正电、负电以后，人们发现，无论哪一种电都可以归结为正电或者负电。于是就规定，和用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电相同的叫做正电， 和用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电相同的叫做负电。

后来建立起来的电子论，完全证明了富兰克林假设的正确。电子论认为， 任何物体都由原子构成。原子由带正电的原子核和带负电的绕核转动的电子所组成。由于正负电量相等，在通常情况下，原子不显电性，整个物体也是中性的。原子核里的正电数量很难改变，而核外电子的数目却不难改变。物体失去一些电子，它就带正电；得到额外的电子，它就带负电。

两个物体互相摩擦，其中必定有一个失去一些电子，另一个得到额外的电子。摩擦起电不是创造了电，只是把正负电荷分开，使电子从一个物体转移到另一个物体上。比如用丝绸摩擦玻璃棒，就是把玻璃棒上的一部分正负电荷分开，使电子转移到丝绸上，玻璃棒失去电子就带正电，丝绸得到电子就带等量的负电。

让两个带等量异种电荷的物体互相接触，如果带负电的物体把额外的电子完全传给带正电的物体，两个物体就都恢复到不带电状态。这种现象叫做正负电荷中和。如果让两个带异种电荷的物体靠近，在它们之间就会发生火花，同时发出劈劈啪啪的响声，这是一种放电现象。当你从身上脱下毛衣和头发相擦的时候，会听到细微的爆烈声；如果在黑暗中，还可见到点点闪光。这是摩擦产生的电在你身上形成的现象，通过放电正负电荷得到了中和。