静电现象是我们生活中常见的物理现象:脱毛衣的时候会伴有“噼啪”的声响;冬天开车门下车的时候,很容易被车门电到;早上起来梳头时,头发会经常“飘”起来,越理越乱……静电现象经常让我们猝不及防。
用绸子摩擦过的玻璃棒能够吸引碎纸片等轻小物体,这是一般人都知道的摩擦起电现象。判别物体是否带有静电荷,学校实验室通常是用铝箔验电器。将带电的玻璃棒接触验电器上的小球,电荷传到铝箔上,由于同种电荷相斥的原理,铝箔就张开。张开角度愈大,说明所带电荷量愈多。如果铝箔不张开,表明不带电。这种验电器虽然能判别物体是否带有静电荷,但不能判别所带电荷的正负极性,而且家中一般也不具备这种仪器。
古希腊人发现毛皮与琥珀摩擦之后,二者之间会互相吸引。约公元前600年(中国处于春秋时代),古希腊人
泰勒斯对琥珀效应做了大量观察,他认为摩擦使琥珀带上磁性。
此后几千年,电的研究没有任何进展。直到到1600年(明朝万历年间),
威廉·吉尔伯特出版了著作《论磁》(De Magnete),总结了自己近20年对电和磁的研究。这是一本具有现代科学精神的书籍,着重于从实验结果论述。吉尔伯特指出,琥珀不是唯一可以经过摩擦产生静电的物质,钻石、蓝宝石、玻璃等等,也都可以演示出同样的电学性质,在这里,他成功地击破了琥珀的吸引力是其内秉性质这持续了2000年的错误观念。吉尔伯特把电和磁做了区分,创造了新的词,电(electrica),这个词就来自希腊语琥珀。吉尔伯特还发明了验电器。
图1为吉尔伯特制成的静电验电器,可以探测静电电荷。当带电物体接近金属指针的尖端时,因为静电感应,异性电荷会移动至指针的尖端,指针与带电物体会互相吸引,从而使得指针转向带电物体。