同性電相斥，異電性相吸

電磁學及科技應用
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富蘭克林的風箏實驗,證實閃電現象所產生的電與
摩擦生電是同一種物現象,並且透過一系列實驗證
明有二種電性存在,即正負電,因此存在二種電力,
同性電相斥,異電性相吸。

梳過頭髮的塑膠梳子在乾燥的天氣下會帶有靜電,可
吸引桌面上的小紙屑。

(a)同性電相斥 (b)異性電相吸

金屬銅棒經摩擦後也無法帶有靜電,但是當一帶有負電的塑膠棒靠近左端時,
會在銅棒左端感應出正電,相對在右端就感應出負電,感應出的正電會與塑膠
棒的負電互相吸引而使銅棒旋轉。

(1)人體是導體(2)懸掛人體的繩子是絶緣體(3)有一帶電的棒子與接觸
懸掛者的腳部使人體帶電(4)懸掛者的雙手與臉部所帶的靜電會與下方
的金屬板產生放電現象,使得中間的空氣放出火花。

一絶緣放置的金屬球被帶負電的棒子接觸後,棒上的負電會被
傳導至金屬球上,並且在很短的時間內負電會均勻的分布在金
屬球的表面。

電場即電荷在空間中造成對帶電物體的影響力,
電場的大小與方向可以電力線來表示。

GMm
F
2
r
電荷的單位=庫侖
(庫侖定律)
庫侖力的大小與電荷間的距離的平方成反比,與電荷的大小成正比。
庫侖力的方向在兩電荷的連心線上。

密立根的油滴實驗利用油滴所受的重力與電力相等的
平衡條件,可以測得油滴所帶電量,從而證實電量存
在最小的基本單位:1.6 x 10 -19 庫侖,此即一個電子所
帶之電量。

利用電子槍、兩對平行電板以及螢光屏
幕可以用來設計陰極射線管及顯示器。

噴墨式印表機的工作原理

10 -10 m
氫原子與氧原子結合成水分子後,喜歡帶有正電。相對的氧原子帶
有負電,這種正電與負電分離的分子稱為極性分子。極性分子會在
帶有電場的環境中因電場的方向而旋轉,當旋轉的角度過大時,水
分子之間的鍵結會被打斷,而形成比較小的水分子。

當一帶電物體靠近中性原子時,原子中的電子會受外在電荷的影響而產生極
化現象,使得該電中性物體亦受外來電荷的吸引。

摩擦過後的汽球帶有靜電,可
吸引具有極性的水分子,而使
得水柱彎曲。

當金屬球所帶的電荷過多時,電
荷所造成的電場會強到將空氣分
子游離,使得空氣具備了導電的
能力,因而將金屬球的電荷導入
空氣之中。導入空氣中的電荷與
空氣分子產生劇烈碰撞,因而產
生閃電般的火花。

沙漠中的閃電風暴平均每一道閃電都放出
20~30庫侖電量到地面上。

R
R
V
i
L
A
R=電阻(歐姆)
V=電壓(伏特)
i=電流(安培)
L=電線長
A=截面
電阻率

P=i(2A) V(100V)=200W (P)
力(force): 牛頓 (N)
功(work):焦耳 (J)
功率(power):瓦特 (W)

E=mC 2

vBsin()
q>0
q

質譜儀利用一平行電板與外加均勻磁場可透過測量帶
電粒子的旋轉半徑,進而測出此帶電粒子的電荷與質
量比,可幫助我們判斷此粒子為何種粒子。

磁瓶(magnetic bottle)

電動馬達的工作原理

電流具有磁效應

磁浮列車

K=273+C
27C=300K
Onnes 1908 liquid Helium
1911 superconductivity

超導體具有抗磁的特性,因此能將磁鐵浮於其表
面,利用此原理我們可以設計磁浮列車。
氮的液化溫度=77K (77-273=-196C)
YBCO (Tc=98K)

核磁共振可用來偵測人的腦部。利用每一種原子核有
不同的磁偶極矩,我們可以分析腦中不同的化學組成。

法拉第定律
法拉第發現俱有時變的磁通量能在導線中感應出電
動勢,利用這個定律,我們可以製作發電機。

電磁波 Maxwell
C=3x10 8 m/s

無線電波(電磁波)發射站
Hertz

C=3x10 8 m/s
毫米(mm)=10 -3 m
微米(µm)=10 -6 m
奈米(nm)=10 -9 m
波長
v
T
f
v
波速
週期
1
/ T
f
T
頻率