基础静电学笔记

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1、静电的性质1、静电容量：两导体分别带有土Q的电荷，导体间的电位差为V两导体间的静电容量即为C,单位FC当一导体处于无限远处时，V即为另一导体的电位，此时C为孤立导体的静电电容。2、静电能量：带电荷Q的导体的静电能量为U=乎只有静电能量达到一定的值才能引燃口J燃物质。3、火花放电：气体失去绝缘性后（被击穿），电荷急速的中和而伴有的火花现象。4、对于同体的绝缘介质，加在绝缘体上的电场超过某一个极限值时，会使绝缘体的导电性能急剧地提高，这个极值成为绝缘破坏强度，按气休、液体、固体的次序而逐渐增大。5、纯净表面、清洁表面以

2、及实际表面固体带电6、接触带电：（1）电荷从一个物体转移到另一个物体可以借助于三种方式实现：电子的转移（接触电位差是电子转移的原因）、离子的转移（表面杂质引起的离了转移）、带电荷材料的转移（相互接触的表面由于摩擦带來的磨损且伴随有物质的转移，减小摩擦、减小物质转移从而减小带电），三种实现方式都冇相应的理论支持。两种金属相接触，当他们之间的距离小于2.5nm吋，由于量子力学的隧道效应,两种金属内电子穿过界面相互交换，达到平衡时两金属之间产生屯位差，界面两侧出现等量异号电荷，若把接触后的两种金属分开，两金屈将分别带等量

3、的异号电荷，这就是金屈的接触起电。实际测量得出金屈的接触电位差一般在十分Z几伏到儿伏之间。但分离产生很高的电位差：设两导体构成的为平行板电容器，间距为2.5nm,则电容可以算出为3.54xIO'3F/M如将d增加到lmm,这是单位面积上的屯容为8.85X10-9F/M,电容缩小到原來的40万分之一，又U二Q/C知，假设Q不变，U将增大到原來的40万倍，相当Z大！（2-6）为金属与绝缘体之间的接触（2）金属带电时，电荷存在于表面，电位各处都相等，于此相对应，对于绝缘物质，电荷不仅仅存在于表面，从接触面起，有-部分能进

4、入物体屮去，接触面和内部的屯位是不同的。绝缘体真实的表面态和体内态均可接受接触屯荷，口J以参加表面起电（是否说明对于绝缘体，电荷转移到表面或者是内部，不影响起电？）（3）绝缘体的接触起电取决于与它有关的电子能级（原子核外电子所处的能量值是不连续的，这称为能级），绝缘体和金属接触而从金属获得电荷，不仅依赖于绝缘体的材质，某些情况下也冇赖于金属的材质、接触的类型、持续的时间（4）在一项用各种材料与金屈汞接触的试验屮，实验后测得冇机聚合物的电荷密度一般在10E-5——10E-3C/m2之间，一方面接触起电带来的电量在绝对

5、意义上是很小的效应，另一方面它又有很大的效应，甚至在其范围较低的一端，其电荷密度已近于足以产生足够强的电场使空气击穿，这个极限值约为5*10E-5C/m2.（述受物体间距的影响）（5）接触起电的时间依赖关系，在聚合物的情形中，电荷随着时间的增加而增加，这可能有两个完全不同的原因：电荷转移是一个缓慢的过程；接触面积的逐渐增加，因为聚合物是黏弹性的，所以在接触区域要冇缓慢的形变（已通过与液体汞的接触进行证明）接触起电和接触次数的依赖关系，在同一区威和同一金屈反复接触，，绝缘体上的电荷可稳定增加，通常电荷增加的速率随着反

6、复接触次数的增加而减小,在许多次接触之后，电荷饱和，不再增加。也有例外，在某些情形屮可-•直增加，而有些情形中N次持续时间为t的接触与一次持续时间为Nt的接触所带电荷相等。（6）一旦两接触被分开，随Z可冇三种不同的方式使电荷本身再分配：对于一个物休在另一个物休上滚动或滑动的情形，电荷可因电导再分布；电荷也可因电子再分开的表面之间的隧道效应再分布；电荷也可因发生电火花而再分布。静电起屯的试验中，只有隧道效应最不好防止。绝缘体•绝缘体的接触起电机理和金属■绝缘体相同。物体间接触起电与物体的性能冇关。当两个物体相互摩擦时

7、，一定程度的不对称性往往是存在的，相同的物体会因为摩擦而相互起电，雷电就是因为冰的相互摩擦而起电。接触起电总结：（1）接触起电不仅仅与物质的物理性质有关，有实验证明，聚合物的接触起屯与碳链骨架上的侧基的化学性质冇关；（2）电子转移是静电接触起电的最主要原因，所转移的电荷量由金属的费米能级与绝缘体中某些能级Z间的能级差所控制。（3）静电接触起电与电导研究结合起来才能得到更符合实际的结果，因为随着接触次数的增加，很可能反复接触可以使电荷借助于在各次接触之间的电导而穿透到绝缘体的内部。摩擦起电摩擦确实可以使接触起电的效应

8、增强。（1）对于摩擦带电本质的说法：摩擦带电是由于接触带电而产生的；摩擦仅仅是增大接触面积；接触带电是平衡状态下的带电，而摩擦带电是过渡状态下的带屯；摩擦口J以分解为接触——分离——接触——分离这样反复的过程；摩擦带电是在界面上消耗了功的结果。（2）外界条件变化，摩擦后的带电量也会冇很大的变化，其至带电荷的符号都有所差别（干燥的空气、潮湿的空气、真空中都有所