У меня просто есть некоторые трудности с полным пониманием концепции статического электричества . Что на самом деле происходит? Это потому, что электроны не могут двигаться? И если да, то почему они не могут двигаться?
«Статическое электричество» — довольно плохое название для ситуации, когда большой объект обладает суммарным электрическим зарядом . «Статический», после которого ничего нет, — плохое имя для «избыточного заряда». Все объекты, сделанные из обычного вещества (*), содержат как положительные, так и отрицательные электрические заряды одинакового размера по отдельности в виде соответственно протонов и электронов. В большинстве случаев их одинаковое количество, и, таким образом, объект не имеет чистого заряда. В некоторых случаях, однако, может быть избыток или недостаток одного по отношению к другому, т. е. в объекте больше электронов, чем протонов, или больше протонов, чем электронов, и мы говорим в этой ситуации, что существует суммарный заряд. потому что сумма двух тогда больше не равна нулю. Причина, по которой мы невидеть объекты с чистыми зарядами, потому что сильные силы между зарядами, как правило, приводят к тому, что они находят способ уравнять ситуацию - например, даже если вам удастся создать несбалансированный заряд на объекте, когда он находится в атмосфере, он будет иметь тенденцию кровоточить или воровать электроны (поскольку протоны не могут легко перемещаться) в окружающий воздух или из него, пока он снова не станет нейтральным по заряду.
«Электростатика» — это особый случай электромагнитной теории, когда мы рассматриваем физическую ситуацию, в которой электрические заряды присутствуют, но не движутся . Неподвижный физический объект, удерживающий чистый заряд «статического электричества», который не изменяется, является примером ситуации, с которой имеет дело электростатика. Математически он состоит в изучении задачи расчета электрического поля в ограниченном случае двух уравнений Максвелла, электрического закона Гаусса и закона Фарадея, заданных соответственно
где есть распределение заряда в пространстве, то есть плотность заряда в каждой его точке и такое, что это распределение не меняется со временем. Первое уравнение говорит, что источниками электрического поля являются только распределения зарядов, а второе утверждает, что поле сохраняет энергию, т. е. если вы перемещаете другой заряд по замкнутому пути вокруг этого поля, вы в конечном итоге не получите ни новой энергии, ни энергии. потеря энергии после полного замыкания, или, другими словами, может быть полезным предупреждением для любого любопытного любителя, который может наткнуться на этот пост, чтобы не пойти по ложному следу, что электростатические вечные двигатели невозможны.
Термин «электростатика» является допустимым и приемлемым для использования. Следует избегать разговоров о «статическом электричестве», и давно пора выкинуть это слово из употребления. Вместо этого говорите об «электрически заряженных объектах». Вместо того, чтобы говорить о накоплении «статики», говорите о накоплении «заряда». Не говорите об «антистатических» устройствах, которые можно прикрепить к рукам при работе с чувствительными электрическими устройствами, вместо этого говорите о «шунтах заряда».
(*) То есть исключить еще малоизученную темную материю , о которой, если мы хоть что-то знаем, скорее всего не содержит зарядов, то есть состоит только из нейтральных частиц, иначе она не была бы «темной», т.е. невидимый для света, где под «светом» здесь подразумеваются все формы электромагнитного излучения, как видимые, так и невидимые человеческому глазу.
Статическое электричество — это термин, используемый, когда заряд не перемещается, а остается на месте.
Если вы натерли обувь о ковер, возможно, на ковре остался заряд. Он остается там и является статичным, пока ему не будет дан путь для перемещения (когда вы прикасаетесь к нему).
Если вы заряжаете конденсатор, состоящий из двух пластин, то вскоре эти две пластины заполнятся зарядом противоположного знака. Отключите растения от их окружения, но держите их близко. Теперь он будет хранить заряд, и он статичен.
Батарея может быть лучшим примером. Заряд, накопленный на отрицательной клемме/полюсе, перемещается при возможности (когда создается путь к другой клемме). До тех пор он статичен.
Я удивлен, что вы думаете, что статья в Википедии не отвечает на ваши вопросы.
Ответ на ваш вопрос является открытым и может быть связан со сравнением с текущим электричеством.
В прошлом считалось, что это два разных явления, и потребовалось некоторое время, чтобы показать, что батареи и электростатические генераторы должны иметь дело с одними и теми же электрическими зарядами.
Проще говоря, в демонстрационной лаборатории статическое электричество связано с большими напряжениями (тысячи вольт) и очень малыми токами (пикоамперы), а токовое электричество связано с меньшими напряжениями (вольты) и большими токами (амперы).
Например, электроскоп с сусальным золотом можно использовать в качестве вольтметра, а простой начнет регистрировать только тогда, когда напряжение превысит несколько сотен вольт.
Напряжение, создаваемое источником питания 1000 В, можно измерить с помощью вольтметра с подвижной катушкой, через который протекает ток, а также с помощью электроскопа с сусальным золотом, который потребляет ток только до тех пор, пока заряд на нем не достигнет устойчивого значения.
Мое упоминание об очень малых токах, связанных с электростатикой, указывает на то, что токи текут до тех пор, пока система не достигнет состояния равновесия.
Статическое электричество связано с зарядами, которые находятся на изоляторах, поэтому, как только генерируется избыток одного типа заряда (в течение которого происходит движение заряда), заряды не перемещаются.
Здесь есть некоторая двусмысленность в отношении того, что подразумевается под термином изолятор, и для электростатики это обычно означает, что в течение некоторого периода времени заряд не утекает.
Стеклянный стержень можно зарядить, потирая, но если он имеет поверхностный слой влаги, заряды будут стекать с него, поскольку вода является достаточно хорошим проводником. Дерево является хорошим примером того, что оно является проводником, когда электростатические эксперименты проводятся из-за воды, которую оно поглотило.
Опять же, в общих чертах, электростатика имеет дело с небольшим количеством заряда по сравнению с током электричества, но легко показать, что это обобщение ограничено, например, молния представляет собой токи, которые составляют тысячи ампер, но они длятся менее секунды.
Таким образом, термины «статическое электричество» и «токовое электричество» являются довольно расплывчатыми терминами и зависят от обстоятельств точно так же, как термины «проводник» и «изолятор».
Когда я расчесываю волосы, расческа, сделанная из пластика («изолятор»), заряжается, и заряды остаются на ней достаточно долго, чтобы я мог поднимать маленькие кусочки бумаги, и я бы назвал это примером статического электричества.
Итак, когда вы просматриваете статью в Википедии о статическом электричестве, вам нужно подумать о том, как получается, что заряды в течение определенного периода времени каким-то образом не могут двигаться.
пользователь36790