5．静电实验中的绝缘问题-上海市第八中学.docVIP

第八章 电场参考资料 1．静电学发展简史 （1）我国古代和古希腊对静电现象的研究 我国是世界文明古国之一，在古代书籍中有许多电磁现象的记载。例如西汉末年（公元前20年左右）的《春秋纬·考异邮》中就有“碡（玳）瑁吸楮”（引自《太平御览》卷807）的话。意思是说经过摩擦的玳瑁（一种跟龟相似的海生爬行动物的甲壳）能够吸引微小的物体（楮音若）。东汉时期王充在《论衡》中进一步记载了这种现象：“顿牟（即玳瑁）撮芥，磁石引针”。西晋张华在他写的《博物志》中写有“今人梳头、脱着衣时，有随梳、解结有光者，也有咤声”，记载了梳子与头发摩擦而起电，外衣与不同质料的内衣摩擦起电的现象。 古希腊是西方电磁学的发源地。在古希腊的文献中记载了一些电磁现象。柏拉图（公元前427－公元前347）曾提到“关于琥珀和磁石的吸引是观察到的奇事”。表明公元前300多年古希腊人就发现了琥珀吸引小物体的现象。琥珀是松柏类植物的树脂流入地下后而成的化石，多为具有黄色光泽的透明固体，古希腊人习惯把琥珀当作高贵的装饰品，经常戴在身上，这样就容易发现它有吸引轻小物体的现象。 我国古代和古希腊关于电的知识，都是由经验得出的，比较零散，而且在1000多年的时间里很少进展。 （2）吉尔伯特最早系统地研究电磁现象 吉尔伯特（1544－1603）是一位医生，曾任英国女王伊丽莎白一世的御医。他在从事医学工作之余，潜心研究磁现象和摩擦起电现象。他是第一批通过实验对电现象和磁现象进行系统研究的人，有许多重要发现。他首先确定琥珀的吸引和磁石的吸引是两种不同的现象。磁石本身就具有吸引物体的能力，而琥珀则要经过摩擦；磁石只能吸引有磁性的物体，而摩擦过的琥珀则能吸引任何小物体。吉尔伯特利用各种物质做了许多摩擦起电的实验。他发现除琥珀外，金刚石、蓝宝石、水晶、玻璃、硫磺、硬树脂、云母、岩盐等，经摩擦后也能吸引小物体。吉尔伯特把经过摩擦后能吸引小物体的物体叫做“electric”，意思是“琥珀体”，这就是西文中“电”的词根的来源。为了确定一种物质是不是带电体，他发明了第一个可供实验用的验电器——用一根极细的金属棒，中心平衡在一个尖端上，可以自由转动。由于棒很轻，当摩擦后带电的物体靠近棒时，棒被吸引而转动。 （3）奥托·格里克发明摩擦起电机 奥托．格里克（1602－1686）是一个多才多艺的工程师，担任过35年德国马德堡市市长。1654年他利用自己发明的抽气机做过著名的马德堡半球实验。1660年又发明了第一台可产生大量电荷的摩擦起电机，为进一步研究电创造了条件。格里克的摩擦起电机是把一个足球那样大小的硫磺球沿直径穿孔，插入铁轴，水平安装在座架上，使球能绕铁轴转动。转动时，把干手掌放在球上，手与球发生摩擦，从而产生电。格里克用这个摩擦起电机做了许多有趣的实验。通过实验观察到物体放电时的电火花。后来牛顿对摩擦起电机作了改进，用玻璃球代替硫磺球，制成摩擦起电机。以后又有人不断改进摩擦起电机，利用它做各种实验，可产生新奇的电现象，特别是产生强大的火花，而且可从人身上产生火花，引起世人惊奇。这些新奇的实验发现，使得18世纪40年代的德国整个社会都对电现象感兴趣，许多人出于好奇心，购买摩擦起电机做实验，作为娱乐，也大大地普及了电学知识。 （4）格雷发现电的传导 斯蒂芬．格雷（1666－1736）生于英国一个手工艺家庭，精于工艺。晚年对电学实验很感兴趣，连续进行了三年研究，最重要的贡献是发现了电的传导现象，确定了有的物体是导电体，有的物体是非导电体。格雷为了研究电究竟能传多远，用木棍、麻线、钓鱼竿等做过多次实验，最长的达650英尺（约198m）。实验中为了把用来传电的麻绳悬吊起来，他曾用丝线和铜丝悬挂麻绳，结果发现用铜丝时，电就不能沿麻绳传导了。他猜想，可能是电通过铜丝和铁钉跑掉了。进一步实验后他发现，金属比丝绸更容易传导电，因此，把电容易通过的物体（如金属）叫做导电体，而把电难以通过的物体（如丝线）叫非导电体。格雷还做过一个有趣的实验：把一个小孩用几根粗丝绳水平吊起来，用摩擦过的带电玻璃管接触小孩的胳膊，孩子的手和身体便能吸引羽毛和铜屑。这表明，人体也是导电体。 （5）杜菲发现电有两种 法国科学家杜菲（1698－1739）在巴黎科学院从事化学研究，因受到格雷研究成就的鼓舞，从1732年开始也进行电学研究，结果发现了电有两种。从古代直到吉尔伯特研究电磁现象时，人们只知道电的吸引现象。1629年意大利学者卡比奥（1586－1650）发现，摩擦带电的琥珀吸引小物体到它上面后，又把小物体排斥开去。后来许多学者研究这一现象，并提出各种假说解释它。100多年后，杜菲先研究摩擦起电和电的传导，做了许多实验，得出结论：除金属和软材料外的所有物体都能摩擦起电；导体必须用绝缘体架起来才能带电；物体的带电与颜色没有关系。 杜菲研究电的排斥现象