為什麼帶電的氣球能粘在牆上?童年秘密大揭曉

2020-12-05 正五邊形的世界0科學

小時候,經常做的一件事是將氣球跟頭髮擦一擦,讓氣球帶上靜電,然後氣球往牆上一貼,神奇的事情便發生了,氣球居然粘在了牆上,而且還很牢固,有點微風去吹都不會掉!但這究竟是為什麼呢?

因為氣球帶電啊,這麼明顯的問題,還需要回答嗎?

這麼說看似很有道理,但忽略了一個很重要的因素,那就是,黑板不帶電啊!自然界的基本定律是,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,但牆似乎既不帶正電,也不帶負電,怎麼會和帶電的氣球相互吸引呢?

這個問題其實並沒有那麼簡單(當然也不是很困難),小編也是最近才搞懂的呢。並不像很多人所說的那樣,由於氣球帶了電,所以便能粘在牆上,這種說法指出了氣球能粘在牆上,是因為帶了電,但並未指明其背後的機制。甚至說這話的人,對此完全不了解呢!所以下面就來詳細的說一說。

我們都知道,組成物質的最小單位是原子(這種說法不準確,但不必過於深究),而原子,又是由帶正電的原子核,以及帶負電的核外電子構成的。現在假設,在一塊非金屬前,出現了一個正電荷,會發生什麼?前面說過,異種電荷互相吸引,非金屬原子中的電子不能跑出原子,但會向正電荷方向偏移,這就導致了非金屬塊中的原子都被極化了。

這種極化效應,使得非金屬塊外的正電荷,距離非金屬塊內帶負電的電子的距離,比距離帶正電的原子核的距離更近,而距離越近,電荷之間的作用力就越強,最終就導致了正電荷對於非金屬塊會有一種吸引的作用力。上面雖然是對正電荷說的,但對於負電荷而言,情況是類似的,只不過負電荷極化原子的時候,原子內的電子是向遠離負電荷的方向偏離的,最終仍然會是吸引的。

看到這裡,你大概已經明白為什麼帶電的氣球能粘在牆上了吧?

那麼,帶電的物體能吸引金屬嗎?答案是肯定的,只不過是作用的機制不一樣而已。與非金屬不同,金屬中有很多可以自由移動的電子,對於非金屬而言,原子核對於原子內的電子吸引力很強,很少有電子能跑到原子外而成為自由電子,金屬則完全不是這樣,金屬中的原子很容易失去外層的電子,而失去的外層電子便成為了自由電子,這也是為什麼金屬導電能力強的原因。

現在,假設一塊金屬外出現了一個正電荷,我們來看看會發生什麼。由於存在自由電子,自由電子會朝著正電荷的方向移動,使得靠近正電荷的一側帶負電,遠離正電荷的一側帶正電,換言之,整個金屬塊被極化了。這種極化,使得正電荷對金屬塊的吸引力大於排斥力,整體上表現為一種吸引作用。對於負電荷而言也是這樣。

綜合上面這些,就解釋了為什麼帶電的物體能吸引輕小物體,不管它是導體,還是非導體。

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