电的魔力

静电

“电”（electricity）这个单词起源于“电子”（electron）这个词，“电子”是古希腊人给琥珀这种矿物起的名字。古希腊人发现，用羊皮摩擦过的琥珀能够吸引如羽毛和木屑之类的轻小物体。17世纪末，人们发现玻璃也能带电，只是它和琥珀的带电方式不同。从那时起，科学家们就开始努力探索电的奥秘，其研究一直追溯至原子。在这一章里，你将会了解静电，明白你在手上、衣服上、头发上感觉到的微弱的电击是产生于何处，闪电怎么形成。本章的实验都是安全的，不过某些工具要在成年人的帮助下才能使用。

为什么有些东西会带电？

特殊的力量

你需要准备：

● 1个气球

● 一些碎纸屑

● 1面墙

● 水龙头

● 1块羊毛质的布料

游戏步骤：

1.把气球吹大，用布料用力摩擦气球表面。

2.将气球靠近碎纸屑，但不要接触到。

生了什么呢？

碎纸屑跳起来，并粘在气球上了。

3.再用布摩擦气球，并将球靠近墙。

发生了什么呢？

气球贴在墙上了。

4.拧开水龙头。再次摩擦气球并将气球靠近水流。

结果怎样？

水流弯曲并跟随气球运动。

原因解答：

当我们用羊毛材料摩擦气球时，气球就会带电，能够像磁铁一样吸引物体。你还可以将气球靠近自己的头发，头发会像被施了魔法一样立起来。

为什么有的带电物体吸引其他物体，而有些则排斥其他物体？

“浮动”的磁铁

你需要准备：

● 2个气球

●线

● 1块羊毛布料

● 1张纸

试验步骤：

1.吹大气球。如图所示，用绳子将气球绑在一起。

2.用布分别摩擦两个气球。

3.捏住绳子中间，将两个气球提起，让气球垂向地面。

发生了什么呢？

两个气球互相排斥。

4.在气球中间放一张纸。

发生了什么呢？

两个气球靠在一起。

原因解答：

同样的物体拥有相同的电荷，并且同性电荷相斥，两个气球都带有负电，所以相互排斥。那张纸有相同数量的电子和质子，不带电，因此，纸张中的正电吸引了气球中的负电。

会动的吸管

你需要准备

● 4根塑料吸管

● 1根玻璃棒

● 1块羊毛布料

● 1张桌子

试验步骤：

1.将两根吸管平行放在桌子上，相距5厘米。

2.用布料摩擦另外两根吸管，如图所示，将其中一根放在前两根之上，然后用第四根吸管接近这根吸管，先从左至右，再从右至左移动。注意不要接触到这根吸管。

发生了什么呢？

放在两根平行吸管上的吸管向前向后滚动，好像被第四根带电吸管推动一样。

3.用布料摩擦玻璃棒并重复这个试验。

发生了什么呢？

吸管滚向玻璃棒。当你抽动玻璃棒时，吸管跟随其运动。

原因解答

塑料吸管带负电，而用布料摩擦过的玻璃棒带正电。带有相同性质电荷的塑料吸管相互排斥，而带有相反性质电荷的玻璃和塑料吸管相互吸引。

魔棒

你需要准备：

● 1根吸管

● 1张正方形的薄纸

● 1根牙签

● 1块羊毛布料

● 1块橡皮

● 1把剪刀

游戏步骤：

1.将纸对折成4个相等的正方形，并按图示裁剪折过的纸。打开后就得到一颗星星。

2.将牙签插在橡皮上，然后把星星的中心放在牙签的顶端。

3.用布料摩擦吸管，之后拿着吸管在星星上转动，就好像在画圈圈。

发生了什么呢？

星星跟着吸管转动。

原因解答：

用羊毛摩擦吸管会使吸管带负电，所以吸管可以吸引纸张的正电。这就是为什么星星会跟随吸管转动的原因。

确定电性

如何确定物体中的电荷的性质？

你需要准备：

● 不同材质的待测物体（塑料、金属、木材、纸张）

● 1支塑料笔

● 1根玻璃棒

● 1段绳子

● 1块棉布

● 1块丝绸

● 1块羊毛布料

● 1块皮毛

游戏步骤：

1.将塑料笔和玻璃棒如图中所示分别用绳子系在棍子上，两者之间保持一定距离。

2.用布料摩擦塑料笔和玻璃棒。

3.用布料摩擦每一块待测实验物品，之后将它们分别靠近塑料笔和玻璃棒。

发生了什么呢？

每一件物品都因为摩擦而带电，这些物品会排斥或者吸引带电的塑料笔和玻璃棒。

原因解答：

已知塑料笔带负电，玻璃棒带正电。根据同性相斥，异性相吸的原理，我们可以知道吸引塑料笔而排斥玻璃棒的物体带正电，反之则带负电。

制做验电器

你需要准备：

● 1个玻璃瓶

● 1个合适的木塞，用来封瓶口

● 1段铁丝

● 1片锡纸

● 1个玻璃棒和一个塑料棒

● 1块羊毛布料

注意：一旦试验开始，不要用手接触铁丝，以免电荷流失。

游戏步骤：

1.将铁丝穿过瓶塞，上下各留出一部分，将瓶塞下部的铁丝弯曲，如右图所示。

2.将锡纸对折，并将其挂在铁丝的末端，然后用木塞封住瓶子。

3.用羊毛布料摩擦塑料棒，然后使塑料棒接触铁丝上端。

发生了什么呢？

对折的锡纸的“两翼”展开了。

4.用羊毛布料摩擦玻璃棒使其带电，然后用玻璃棒接触铁丝顶端。

发生了什么呢？

锡纸的“两翼”闭合了。

原因解答：

塑料和铁丝接触时，塑料中的负电荷通过铁丝传到了锡纸的两片叶子上。因为两片叶子都获得了负电荷，所以它们相互排斥。当你再用玻璃棒靠近锡纸时，玻璃的正电荷中和了负电荷，叶子就合起来了。如果先用玻璃棒接触铁丝，然后用塑料棒中和，也会出现同样的效果（两者都带电）。

这样你就做成了一个验电器，它可以用来检测正负电荷。你可以重复实验，先通过接触塑料或玻璃棒使验电器带负电或正电，接着测试通过摩擦而带电的不同材质的物体。当锡纸闭合时，物体带正电荷，反之，则带负电荷。

闪电是什么？

人造闪电

你需要准备：

● 1个足够大的平底铁盘

● 1大块橡皮泥

● 1块塑料布

● 1个硬币

● 1间黑暗的房间

游戏步骤：

1.将橡皮泥捏软，并将其粘在盘子中央。橡皮泥要粘得很紧，以便抬起铁盘时仍能粘住。

2.将盘子放在塑料布上，然后握住橡皮泥，用力在塑料布上转圈摩擦盘子约1分钟。

3.抓住橡皮泥，提起盘子。注意手不要碰到盘子。

4.在黑暗的房间内，用硬币接近铁盘的一角。

发生了什么呢？

硬币和铁盘接触时会产生火花。

原因解答

铁盘子在塑料布上摩擦后带负电。当你把硬币靠近盘子时，多出的电荷会通过空气迅速地传到硬币上，再传到你手上（你会感到轻微的电击）。电荷在空气中传递表现为火花，这个实验实际上制造了微型的闪电现象。

电流

电的另一个特性就是流动，电能够在事先设计好的线路——电路——中流动。但电是如何从一个物体中移动到另一个物体中的？什么是闭合线路？用什么材料可以做成电路？电可以流过任何物体吗？我们为什么把点亮灯泡的能量叫做电流？在接下来的实验中，通过使用简单的电池，你将了解人们是如何控制电这种威力无比同时又非常危险的力量供日常使用的。

电流是如何产生的？

电路

你需要准备：

● 1个4．5伏电池

● 2条绝缘电线（有塑料皮包裹的）

● 1个小灯泡

● 1把钢丝钳

游戏步骤：

1.用钢丝钳剥掉电两端的塑料皮（请位成年人帮你）。注意不要剪到金属线。

2.如左图所示，将两条电线的裸露部分拧在电池

的两触点上。

3.如右图所示，将两条电线的另外一端放在灯泡上，一

条电线要接触螺旋灯口底端的电触点，另一条则要接触灯泡螺旋灯口的侧面。

发生了什么呢？

灯泡亮了。

原因解答：

我们看到的传到灯泡的能量就是电流——电池产生的流动的电荷，通过电线传给灯泡。这一路线就叫电路。

连续的线路

你需要准备：

● 1个4．5伏的电池

● 3根绝缘电线

● 1个小灯泡

● 钢丝钳

● 1个灯座

游戏步骤：

1.请一位成年人帮你将绝缘电线两端的塑料剥掉（小心不要剪到

2.将灯泡放在灯座上，这样就不用用手扶着灯泡了。

3.如右图所示，将电池、电线和灯泡连接起来。

4.将两条电线裸露部分相连，之后再分开。

发生了什么呢？

当电线相连时，灯泡亮；当电线分开时，灯泡不亮。

原因解答：

电路（电流从电池流出的路径）必须在连接的时候才能工作。如果电路断开，电流就不能通过。

电能否在所有物质中流动？

电导体

你需要准备：

● 1个4．5伏的电池

● 带灯座的5伏灯泡

● 3条绝缘电线（同上两个实验一样，电线两端铜线露出）

● 2个金属质托架

● 2个螺丝

● 1块木板

● 一些待测物品：1个钉子、1块橡胶、1根牙签、1张锡纸、1个玻璃棒、1根皮革质鞋带、1根吸管

游戏步骤：

1.将两个金属托架固定在木板上，彼此相距2厘米。

2.如图所示，将灯座放在托架旁边，然后用三条电线将电池、灯座和托架连接起来。

3.将待测物品分别放在托架上。

发生了什么呢？

放在托架上的钉子和锡纸可以使灯泡发光，而其他的物品则不行。

原因解答：

只有当金属质的物品放在托架上时灯泡才会亮。金属物品使电路闭合，电流便能够通过。橡胶、木头、玻璃和皮革质鞋带都是绝缘体，这意味着这些物质的电荷被封住了，不能向外逃逸，因此阻碍电流通过。这些绝缘体可以保护我们不受电击。比如电线外面包裹的塑料皮，它让我们能够接触电线而不用担心被电击。

获取畅通电路

你需要准备：

● 1张硬纸板

● 1张纸

● 10个铜制装订扣

● 1段电线

● 1把钢丝钳

● 1个4．5伏的电池

● 1个带灯座的灯泡

● 1瓶胶水

● 1支铅笔

● 1把剪刀

游戏步骤：

1.从纸中剪出10个长方形，然后在上面写下5个国家及其首都

顺序贴在硬纸板上。

2.在硬纸板上每个名字旁边打一个孔，将装订扣固定在孔上。

3.请一位成年人帮你剪5段电线，并露出电线末端的铜丝。在硬纸板的背面，用这些电线将国家和首都的名字按正确的顺序相连——将电线与装订扣后端的扣片相连。

4.用另一根电线，将一端与电池一极相连，另一端连接灯座的一个接线端。然后再取两

根电线，一根连接电池的另一极，一根连接灯座的另一个接线端——这两根电线的末端都不连接任何物品。

5.请一个朋友用两

根电线空出的一端分别连接国家的名称和其首都的正确名称，并试着正确的匹配。

发生了什么呢？

如果匹配正确，灯泡就会亮。

如果匹配错误，灯泡就不亮。

原因解答：

装订扣由黄铜制成，是导体。如果将纸板后对应的装订扣相连，电路就闭合，电流可以通过，灯泡就会亮。如果国家和首都名称搭配不对，电路仍然是断开的，所以灯泡不能发光。

水能导电吗？

不同的反应

你需要准备：

● 1个玻璃或者塑料

● 2个接线端（夹子

● 电线

● 1个4．5伏的电池

● 1个灯泡

● 蒸馏水

●盐

● 钢丝钳

游戏步骤：

1.将蒸馏水倒入容器。

2.请一位成年人帮你剪3段电线，剥掉末端塑料。然后把其中两根电线的一端分别接在电池的两极上，其中一根的另一端连接接线夹子。第三根电线的一端连接另一个接线夹子。

3.把接线夹子夹在容器两端，接触到水。

4.将两根电线空出的两端接在灯泡上，一根接触灯口底端，一根接触灯口的侧面。

发生了什么呢？

灯泡没亮。

5.在水中加些盐。重新连接线路。

发生了什么呢？

灯泡亮了。

原因解答：

蒸馏水是绝缘体，阻碍电荷自由流动。但是如果加入盐就变成了导体。当盐溶解后，其粒子带电，使电池和接线端的电荷相通，电路闭合，电就可以通过了。

为什么电池的安放方法很重要？

注意电池上的标志

你需要准备：

● 2节1．5伏电池

● 1个小灯泡

● 2根末端裸露的电线

● 1根尺子

● 胶带

游戏步骤：

1.用胶带将电池绑在尺子上，让电池的正极（有“+”标识）对着另一节电池的负极（有“-”标识）。

2.用胶带将两根电线的一端分别粘在电池两端。对接电池，然后将两根电线的另一端连接灯泡，如左上图。

发生了什么呢？

灯泡亮了。

3.现在掉转电池，使两节电池的正极相接触。

4.重新连接线路，然后用电线接触灯泡。如左图。

发生了什么呢？

灯泡不亮。

原因解答：

电子从负极不断地流向正极，从而产生电流。当两节电池相接时，电子同样可以从一节电池的负极流向另一节电池的正极。如果电子都从负极流出，电子的流动方向相反，电流就无法流动。这就是为什么你把手电或玩具的电池装反了，手电就不会亮，玩具就不能玩的原因。