静止的(static)和电流(current electricity)的区别

静电和电流是指与电荷行为有关的现象。静电和电流之间的主要区别在于,术语静电是指在没有电荷净流动的情况下,区域内电荷过剩的情况,而电流是指响应电位差而有电荷净流动的情况。...

主要区别-静电与电流

静电和电流是指与电荷行为有关的现象。静电和电流之间的主要区别在于,术语静电是指在没有电荷净流动的情况下,区域内电荷过剩的情况,而电流是指响应电位差而有电荷净流动的情况。

什么是静电(static electricity)?

构成物质的原子由质子和电子组成。质子带正电荷,而电子带负电荷。在电中性材料中,质子的数目等于电子的数目,因此没有净电荷。当一些材料摩擦在一起时,电子可以从一种材料转移到另一种材料。失去电子的物质现在带正电荷,而获得电子的物质带负电荷。

相似电荷相互排斥,而不相似电荷相互吸引。如果你用一块布摩擦聚乙烯棒,布上的一些电子会转移到棒上,使棒带负电。如果你把竿靠近一个缓慢的,稳定的水流从水龙头,你可以看到水向竿移动。这是因为水中的负电荷远离聚乙烯棒,使水更靠近聚乙烯棒。由于类似的电荷吸引,水流现在向杆弯曲。下面的视频演示了这种效果:

当一种物质被充电时,多余的电荷相互排斥。因此,只要有可能,它们就会尝试移动,使材料再次保持中性,以尽量减少排斥。但是,如果材料被绝缘体包围,电荷就不能流到另一个地方,因此材料仍然带电。静电一词描述了这种情况时,过量的电荷积累发生,没有办法使电荷移动,使材料再次中立。注意,就质子和电子而言,总是电子能移动。因此,如果一种材料带负电,电子会试图从材料中流出,如果一种材料带正电,电子会试图流入材料中。

不过,有时,如果有大量的多余电荷,斥力就非常大,以至于电子有足够的能量流过绝缘体。这就是雷击时发生的情况。雷雨云在大气中相互摩擦时会带电。如果云中积聚了足够的电荷,电子就可以在地面和云层之间流动,从而中和云层。电子的放电很快,这就是我们所经历的闪电。

范德格拉夫发电机也用于演示静电。其中,有一条橡胶带与刷子摩擦产生电荷。这些电荷在穹顶上累积。如果一个人站在绝缘体上接触到穹顶,他们的头发就会“竖立起来”,因为他们的头发会被同样的电荷充电,并开始排斥。如果一个小金属球被带到带电的范德格拉夫发生器附近,多余的电荷会以火花的形式迅速转移。这个过程和闪电时发生的是一样的。

Difference Between Static and Current Electricity - Discharge_from_a_Van_de_Graff_Generator

The dome of a Van de Graaff generator discharging

什么是电流(current electricity)?

Current is a term that is used to describe a net flow of charge. Specifically, current refers to the rate of flow of charge. The flow of charge is set up by a potential difference. If charge is given by  , then the electric current is:

我们处理的几乎所有电流都是由电子流组成的。传统上,我们认为电流的方向与电子流动的方向相反。在我们使用电流的方式中,我们在电路中驱动它们,我们需要使用能量来保持电位差,以便电荷继续流动。

电流主要有两种类型:在直流电中,驱动电流的电位差保持其方向。因此,电子不断地沿着一个方向流动。在交流电中,电位差不断地改变方向,作为回应,电子也在来回移动。当电子流动时,它们释放出能量。电子设备是利用电子释放的能量工作的。

有趣的是,移动的电荷总是在周围产生磁场。因此,每当电流在导线中流动时,导线周围就有磁场。我们可以利用这个性质来**电磁体。

静止的(static)和电流(current electricity)的区别

电荷流

在静电中,一个区域内有一种电荷的过量。但是,没有净电荷流。

在电流中,电荷根据电位差流动。

恒流

在静电中,当有足够大的电荷积聚时,就会发生放电。如果不给材料再次积累电荷的时间,就不可能保持电荷的恒定流动。

在电流中,我们可以通过给系统提供能量来维持恒定的电流。

磁场

带静电的材料周围不会形成磁场。

因为电流是由流动的电荷组成的,所以在携带电流的导体周围会形成一个明显的磁场。

 

Image Courtesy:

“Spark by Van de Graaff generator at Museum of Science in Boston, Massachusetts” by Z22 (Own work) [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Comm***

  • 发表于 2021-06-27 07:23
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