摩擦起電的原因

摩擦起電的原因

1.什么是摩擦起電？

摩擦起電是電子由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體的結(jié)果，使兩個(gè)物體帶上了等量的電荷。得到電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物體帶正電。因此原來(lái)不帶電的兩個(gè)物體摩擦起電時(shí)，它們所帶的電量在數(shù)值上必然相等。摩擦過(guò)的物體具有吸引輕小物體的現(xiàn)象。

2.摩擦起電的原因

（1）由于不同物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的束縛能力不同，當(dāng)兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，哪個(gè)物體的原子核對(duì)核外電子的束縛本領(lǐng)弱，它的一些電子就會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體由于帶有多余的電子而帶負(fù)電。

（2）摩擦起電實(shí)質(zhì)上并不是創(chuàng)造了電，只是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)物體，使正負(fù)電荷分開(kāi)，電荷的總量并沒(méi)有改變。相互摩擦的兩個(gè)物體，必然帶上等量的異種電荷，帶正電的物體缺少電子，帶負(fù)電的物體有了等量的多余的電子。

3.摩擦起電的原理

近代科學(xué)告訴我們：任何物體都是由原子構(gòu)成的，而原子由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子所組成，電子繞著原子核運(yùn)動(dòng)。在通常情況下，原子核帶的正電荷數(shù)跟核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)相等，原子不顯電性，所以整個(gè)物體是中性的。

原子核里正電荷數(shù)量很難改變，而核外電子卻能擺脫原子核的束縛，轉(zhuǎn)移到另一物體上，從而使核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)目改變。

當(dāng)物體失去電子時(shí)，它的電子帶的負(fù)電荷總數(shù)比原子核的正電荷少，就顯示出帶正電；相反，本來(lái)是中性的物體，當(dāng)?shù)玫诫娮訒r(shí)，它就顯示出帶負(fù)電。

兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r，因?yàn)椴煌矬w的原子核束縛核外電子的本領(lǐng)不同，所以其中必定有一個(gè)物體失去一些電子，另一個(gè)物體得到多余的電子。

如用玻璃棒跟絲綢摩擦，玻璃棒的一些電子轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因失去電子而帶正電，絲綢因得到電子而帶著等量的負(fù)電。用橡膠棒跟毛皮摩擦，毛皮的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上，毛皮帶正電，橡膠棒帶著等量的負(fù)電。

4.摩擦起電的應(yīng)用

中美科學(xué)家聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一種能從汽車(chē)車(chē)輪與地面的摩擦中收獲能量的納米發(fā)電機(jī)，有望將此前白白浪費(fèi)掉的能源回收。據(jù)稱(chēng)，該裝置能將車(chē)輛的燃油效率提高至少10%。納米發(fā)電機(jī)就依靠這種摩擦電效應(yīng)，從路面和車(chē)輛車(chē)輪之間電位差的變化來(lái)獲得電能。

這種納米發(fā)電機(jī)依靠集成到車(chē)輪上的分段電極來(lái)發(fā)電。當(dāng)這部分輪胎表面與路面接觸時(shí)，兩個(gè)表面的摩擦?xí)蚰Σ岭娦?yīng)產(chǎn)生電荷。在最初的實(shí)驗(yàn)中，王旭東和他的同事使用玩具車(chē)和發(fā)光二極管LED來(lái)證明這個(gè)概念。

它們將電極附著到玩具車(chē)的車(chē)輪上，當(dāng)玩具車(chē)在地上行進(jìn)的時(shí)候，就能點(diǎn)亮LED燈。實(shí)驗(yàn)顯示，摩擦引起的電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電能足以驅(qū)動(dòng)LED燈，這些能量完全可以被收集和再利用。