在乾燥的冬天溜滑梯時

當衣物與塑膠滑梯摩擦後

除了頭髮會豎起來外

不小心摸到別人還會有觸電的感覺

類似的狀況還包括小時候

常常會將墊板用衣服摩擦

摩擦後的墊板就會發現

可以吸引頭髮、塑膠膜等等的東西

而這種方式所產生的吸引力

與磁鐵的吸引力有所不同

磁鐵可以吸引鐵器

但摩擦後的墊板卻可以吸引頭髮或是其他小物體

這樣的性質我們稱為電性質

主要是由帶有電荷的東西所產生的性質

當我們回過頭來複習東西帶電的本質

實際上就要從原子看起

電子、質子和中子

三者是原子內部的粒子

而當中帶有電性質的就是電子與質子

電子所帶的電性稱為負電

而質子所帶的電性稱為正電

質子通常會穩定地待在原子核

常見的物理與化學現象

其實都是電子間的作用

比如摩擦起電

就是原子所帶的電子移轉到其他物質身上

使得個別物體正負電性不平衡

產生電性

所以才能吸引小東西

甚至人類利用這樣的電性質來替我們工作

常見的列印機也有利用這樣的特性

使得文件上的碳粉前往它應該去的地方

我們究竟是如何利用靜電的特性

使得碳粉移動到它應該去的地方呢？

想要知道這個答案以前

肯定是因為我們對電有著更深的認識

才能再進一步的控制電

就讓我們繼續看下去吧

在瞭解電性有兩種後

我們發現這兩種電性有著

同性相斥、異性相吸的特性

也就是兩個帶正電的物質會彼此排斥

當然兩個帶負電的物質

也會有彼此排斥的特性

反過來如果兩個物體攜帶的電性相異

就會有吸引的特性

那排斥、吸引

在物體上表現出來的就是力的效應

所以我們實際上是可以測量

這樣相斥或相吸的力的大小有多少

當然我們可以很直覺地想到

當兩個帶電性的球所攜帶的電量越多

所產生的靜電力會越大

此外你可以想一想

如果兩個帶電性的物體靠得越近

產生的靜電力

會越來越大　還是越來越小呢？

實際上測試後會發現

當兩個帶電性的物體越靠越近時

靜電力會越大

另外當物體的帶電量越大時

相同距離下的靜電力也會越大

整理上述的實驗結果

並將它以數學式表示

我們稱它為庫侖定律

庫侖定律是以法國物理學家庫侖的名字所命名的

主要在敘述帶電粒子間的交互作用

也就是力

可以看到公式中的F代表的是力

單位使用的是牛頓

k指的是庫侖常數

其大小為9乘以10的9次方

q1、q2指的是兩個電荷的帶電量

電量的單位我們使用庫侖來表示

r指的是電荷間的距離

我們使用公尺來表示

這個公式描述了

當兩個電荷距離越近

靜電力越大

而兩電荷的乘積越大時

靜電力也會越大

當我們看著這個公式

有沒有覺得這公式的形式很熟悉呢？

沒錯

和這個公式很相像的

是萬有引力

兩者都是超距力

物體不需要接觸即可產生的力

力的大小與距離平方成反比

不同的是

萬有引力是兩物體具有質量就能產生力

而庫侖定律指的是

兩帶電物體所產生的靜電力

而且萬有引力只有吸引力

而庫侖靜電力

擁有吸引與排斥的特性

所以說這麼多

讓我們來試試看如何使用庫侖定律吧！

如畫面所示

在直線上有兩顆帶電球

其中電量為+4Q的帶電球

位置在3a處

另一顆電量為-Q的帶電球

位置在7a處

則兩帶電球間是吸引或排斥力

而靜電力大小又是多少呢？

有答案了嗎？

我們接下來要來解釋如何計算

首先第一個問題

是詢問兩電荷間是排斥還是吸引呢？

我們可以由同性相斥、異性相吸來理解

兩顆帶電球　一個帶正電　另一個帶負電

所以是異性電

兩者間是相吸的力量

但如果想要計算靜電力的力量大小

我們就要依靠庫侖定律協助我們計算

當中q1、q2指的是兩球所攜帶的電量

靜電力大小與兩球的電荷乘積成正比

r指的是兩球之間的距離

分別將各自電荷量

與兩球間的距離帶入公式

可以得到靜電力的大小

你學會了嗎？

回到前面問題

印表機是如何讓碳粉到達正確位置呢？

實際上內部有個元件被稱為感光鼓

感光鼓本身會帶電

透過雷射光在正確的位置照射後

會使得該位置電性消除

噴出的碳粉也會攜帶電性

使得碳粉在只會附著在

未被雷射光照射過的區域

這樣一來就能將碳粉翻印至紙上了

是不是很聰明呢？

討論到這

我們來整理一下之前的重點

靜電力有分負電荷與正電荷

任兩個電荷彼此會有電力

同性相斥、異性相吸

點電荷的電力數學形式

可以使用庫侖定律來描述

最後想一想

在電荷的運動學上

目前我們處理了靜止的電荷

那等速運動的電荷會有什麼特性呢？

加速運動的電荷又會有什麼特性呢？

你可以試著找出可能的答案喔

我們下次見！bye bye