第一節 靜電和電流
一、摩擦起電
人們在長期實踐中發現:玻璃棒、硬橡膠棒等摩擦毛皮或尼絨後能吸引紙屑等輕微物體,這種能吸引紙屑的現象,就管叫它帶了電,即有了電荷。帶電荷的物體叫做帶電體,帶電體上的電荷可分為正電荷和負電荷兩種,它們具有同性電荷相互排斥、異性電荷相互吸引的特性。另外,一個帶電體靠近另一個不帶電的物體時,能使不帶電的物體呈現帶電現象。這種現象稱為靜電感應。
二、電子
自然界中的一切物質都由極小的微粒一原子組成。原子又由帶正電的原子核和帶負電的電子組成。電子圍繞著原子核不斷地旋轉,好像行星環繞太陽旋轉一樣。但是不論什麼物質,原子核所帶的正電荷,在數量上都等於它全部電子所帶負電荷的總和,即正負電荷相等,所以任何物體平時都顯中性,沒有帶電現象。
如果設法(如上述的摩擦)使某一物體得到或失去多餘的電子,那麼得到多餘電子的物體就帶負電,失去電子的物體就帶正電。
三、靜電和電流
不移動的電子叫做靜電。
在金屬導體內,有很多電子在原子之間作無規則的運動。
如果在導體兩端接上電源,導體中的電子就會有規則地按―定方向運動。電子有規則的定向運動叫做電流。電流總是從電子多的一邊流向電子少的一邊;從電勢高的一邊流向電勢低的一邊。電子流動的方向是從負端到正端,但習慣上認為電流的方向從正端到負端。要使電子發生移動或長期的流動,必須使帶電體或電源兩端發生電動勢或保持電位差,就象水流動,需要有壓力差一樣。
電流分直流和交流兩種:方向和強度都不變的電流稱為直流電方向和強度作周期性變化的電流稱為交流電直流電又分穩定直流與脈動直流兩種。交流電又分相交流和多相交流,多相交流龜中常用的是三相交流電。交流電可以用二極管、可控矽等:整流器及變流器變為直流電;直流電也可以用變流器等變為交流電。
第二節 導體、絕緣體和半導體
自然界中有各種各樣的物質:有很容易傳導電流的導體,有幾乎不傳導電流的絕緣體,有介於導體與絕緣體之間的半導體。
一、導體
物體內帶電質點(電子或離子)能夠自由移動的物體叫導體。例如帶有自由電子的金屬,如金、銀、銅、鋁、鉻、鐵、錫、鉛等。金屬導體的導電率與其成分有關。成分的純度愈高,導電率也愈高。另外碳、石墨和若幹金屬的合金也是廣泛采用的導電材料。此外,鹽、酸、堿類的溶液、不純潔的水,以及潮濕的土地也屬導體。
二、絕緣體
又叫電介質。導電率很小的物體叫絕緣體。可分為天然與人造兩大類,及無機、有機和混合材料等三種。
無機絕緣材料,如雲母、石棉、大理石、瓷器、玻璃等。
有機絕緣材料,如橡膠、塑料、樹脂、蠟,以及幹燥的棉、麻、木材、紙等。
混合絕緣材料,是由橡膠、樹脂、瀝青、硫磺等作為粘合劑的有機材料與無機材料混合而成。混合絕緣材料應用在電機、電器的線圈與鐵芯、外殼間作絕緣或絕熱之用,也用作各觸點的填充、座墊。
當外加電壓超過絕緣體耐壓強度的情況下,絕緣體的分子將被破壞,絕緣體就會成為導體而失去絕緣性能,這種現象叫做絕緣擊穿。
三、半導體
導電性能介於導體與絕緣體之間的物體叫半導體,如矽、鍺、硒等。半導體的導電性能在不同情況下有很大的差別。人們利用半導體這種性能,做成了熱敏組件、光電組件、晶體管和可控矽等。