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校本课程34-静电学史与现代静电技术

时间：2023-04-07 14:34:29 下载该word文档

校本课程33-静电学史与现代静电技术静电学是电学中最古老的学科，现在静电应用技术和静电防护技术已越来越受到人们的重视。而对经典静电学作一较为详细的回顾也是很有意义的。本文综述了对经典静电学的发展和其在物理学中所起的作用。概括了16世纪到19世纪科学家对静电现象和静电规律的研究及本世纪静电技术的发展概况。1、古代人类对静电的认识2500年前左右,古希腊哲学家塔勒斯(Thales,640-546B.C.在研究天然磁石的磁性时发现用丝绸、法兰绒摩擦琥珀(Amber之后也有类似于磁石能吸引轻小物体的性质。所以，塔勒斯成为有历史记载的第一个静电实验者。电这个词起源于希腊语ελεκτρον(琥珀。公元三世纪,晋朝张华的《博物志》中也有记载：“今人梳头，解著衣，有随梳解结，有光者，亦有咤声”这里记载头发因摩擦起电发出的闪光和噼啪之声。但直到16世纪，除了偶尔发现埃尔摩(Elmo火外,对静电别无其它记载。埃尔摩火是发生在船桅杆上或其附近的发光现象。在航行于地中海上的水手中间长久流传着一个“神火”的故事，他们在暴雨将来临的危急时刻，多次地发现在桅杆尖上有一种不祥的火光，开始时水手们把它看做末日的来临。但当他们多次平安脱险后，这火光反而变成了安慰的源泉。水手们把它命名为圣.埃尔摩火，用来象征他们所信仰的圣徒埃尔摩的保护。2、经典静电学基础理论的建立电学之父WillianGlbert(英国人，1540-1603重复了塔勒斯的实验。他想为什么琥珀这个用于装饰用的东西摩擦之后会有吸引轻小物体的性质，是否其它的珠宝也有类似的性质呢？他用其它的珠宝作实验，结果发现钻石、蛋白石和蓝宝石摩擦之后也有象琥珀样吸引其它轻小物体的性质。他后来还发现其它物体也有类似的性质，如紫晶、玻璃、黑色大理石、硫磺、腊等。他注意到这些物质经摩擦之后虽然能吸引东面，但不像磁石样具有指南北方向的性质，他把这些用摩擦能带电的物质叫为“摩擦起电物体（Electrics）”。而把摩擦不能带电的物体叫“非摩擦起电物体（no-electrics）”。为了进一步研究这些物体的吸引能力,Gilbert还发明了第一个验电器(versorium用来检验带电物体。这是一个中心可以转动的很轻的木材或金属做成的细针，当摩擦过的琥珀靠近时，细针可以转动。他还发现在天气干燥的时候这些物体容易产生吸引力。Gilbert被称为是电学之父。不久，OttoVonGuericke(1602-1686,德国人发现电的排斥现象。如果把带电棒接近金属屑时，它们开始吸引，然后排斥。1678年Guericke制造了第一个摩擦静电起电机。他把硫磺粉碎熔化后灌入一个直径为六英寸的空玻璃球内,在其中间插入一条木棒作为轴,硫磺冷却后，把玻璃球破碎,做成一个硫磺球。当球迅速转动并用布或直接用手摩擦硫磺球时能产生很大的火花。1709年英国科学家（FrancisHauksbee，1666-1712做了一个类似于Guericke的静电发生器,用一个大轮带动一个小轮使得球转得更快,他计算球的线速度达到29英尺/秒,当用毛皮摩擦球时,强烈的放电会使球发出绿光。当他把脸贴近带电球时他觉得有一股微风吹来。这种摩擦静电起电机经过不断改进，后来在静电实验中起过重要的作用，直到十九世纪W.Holtztr和A.Topler分别发明感应起电机后才被取代。他还发明了第一个静电计(Electroscope。把弯曲的稻草挂在绝缘的金属棒的一端,他发现当带电体接近时稻草会时排斥而张开。他的另一个重大发现是：当把两个相距1英寸的球放在一起,而摩擦其中之一时,两球都发光,这一现象在当时他不了解,实际上这就是静电感应现象。StephenGray(1666-1736，英国人,在1720年发现丝绸,干木材,毛发经摩擦也能起电。他在研究琥珀吸引特性的传递时发现了导体和非导体的区别。他摩擦一根约一米长的空玻璃管,为了保持玻璃管内干净,他把一塞子塞入玻璃管的一端,当他摩擦玻璃管时,他发现塞子也能吸引轻小物体。他认为这种吸引力可以传递。从此,他继续以实验来试验电的这种传递能力。他把一个直经约一英寸的象牙球钻一小孔,然后插入一小木棒,小木棒的另一端插到玻璃管的塞子上,他发现摩
擦玻璃管时，这球也具有同样的吸引力。他用了一根十八英尺长的钓鱼杆代替小木棒,而且实验成功了。后来他试验了线,