摩擦起电中的有趣现象

由于电荷守恒,任何两个不同的物体摩擦后都会带有等量异号的电荷,这一规律己为大家所公认。但在某些特定条件下,两个相互接触的物体摩擦后,也可能带上同种符号的电荷。这种有趣的反常现象虽然不违背电荷守恒定律,但必须认真分析,才会得出圆满的回答。     

静电现象的几个实验

静电现象实验是物理教师们感到困难不易掌握的事。不少同志表示:实验同种电的相斥,老是看到相吸的作用;验电器的金属箔不易使它张开,即使张开了也很快又闭下来;做导电体的实验不能显出电荷从一个验电器跑到另一个验电器去的现象;实验感应起电难得良好效果;用电子理论解释摩擦起电如丝绢摩擦玻璃棒,毛皮摩擦硬橡胶棒,指出丝绢上会带有负电,毛皮上会带有正电,但我们很难实验出丝绢和毛皮的带电;起电机常常不能起电;尖端     

演示电荷相互作用的改进

我们对初中物理教材中的电荷间相互作用演示实验,做了如下改进。一、制作取有机玻璃片(或有机玻璃尺)二片,参考尺寸长25cm、宽2.5cm、厚1.4cm。将其中一片,在中心点烧热的小针烫一小     

铌球带有分数电荷的进一步证据

一年多以前,美国斯坦福大学物理系的费尔班克(Fairbank)等人宣布[1],他们在超导铌球的磁悬浮实验中,发现了超导铌球带有分数电荷的实验证据.因为到目前为止,几乎所有寻找分数电荷的实验得到的都是否定的结果[2],因而他们的实验引起了很大的兴趣.最近,他们利用改进了的实验装置,精确地决定了所有的背景电偶极力,再次宣布有进一步的实验证据表明铌球带有分数电荷-1/3e,他们测量到的分数电荷是(0.345±0.035)e及(0.304±0.040)e[3]. 费尔班克等人的实验和测定电子电荷的经典密里根(Millikan)实验在原理上十分相似,只是方法上有所不同.在经典的…     

同种电荷能相互吸引吗?

许多生物大分子 (如DNA等 )常常会出现一些违反物理学中基本规律的现象 ,例如它们虽然具有相同符号的电荷 ,但却能相互吸引并在水中聚集成团 ,称为丛生现象 .科学家们认为这种丛生现象的产生一定是由于某些溶于水中的离子或带电小分子抵消了大分子的电荷所形成的 ,但却不能破解其中的机理与细节 .最近美国Illinois大学的生物物理学家G .Wong和他的同事们对这个问题开展了研究 ,他们对同种电荷相互吸引进行了一些简单的实验后发现 ,想使同种电荷发生相互吸引必需要在离子大小的范围内才有可能 .在许多年以前 ,生化学家们早就发现要使带电…     

关于存在“ 两种电荷”的证明

证明自然界只有两种电荷及其分析、 归纳及推理的逻辑过程历来是教学难点、 重点, 大多数教师仅是演 示被丝绸( 毛皮)摩擦过的玻璃棒( 橡胶棒)互相排斥, 以及两者之间互相吸引, 就得出了自然界只有两种电荷及电 荷间相互作用的规律 . 本文将给出详实的证明过程     

一对静止电荷的“佯谬”

一对静止电荷之间的库仑力,是沿联线方向的.从另一“运动”参照系来看,每个电荷除受电场力作用外,还受到磁场力作用,其合力就不再沿它们联线方向了.根据经典理论,它们将会受到电磁场的力矩作用,并且会统质心“旋转”起来.然而从“静止”参照系或角动量守恒来看,“旋转”是不可能的.利用相对论电磁学和力学观点,就可以解决这个“佯谬”问题.一“运动”参照系中的电磁场 在“静止”参照系S中,有两个静止电荷 ql和 q2,如图一所示.另有一“运动”参照系S′,以v速运动.固定在两参照系的空间坐标系,分别为(x-y-z)和(。’,/,Z’).同时取“出/和“…     

关于手摇式静电感应起电机原理

手摇式静电感应起电机,在手柄沿顺时针方向摇动时是一个具有正反馈特征的电荷放大器.若莱顿瓶电容上存在一定的初始电荷,则在电容电极外露部分所带电荷产生的静电场中,在金属电刷上出现静电感应,正负电荷将出现在电刷的两端部,绝缘转盘转动时它上面的导体箔片在滑扫过电刷端部的金属毛刷后即带上了净电荷,带有正负净电荷的导体箔片随绝缘转盘转动,在分别至连接莱顿瓶电容电极的正负极集电叉时,都通过尖端放电向莱顿瓶电容充电,莱顿瓶电容中的电荷越来越多.这就是起电机工作的物理过程.     

电荷对称破缺

1930年 ,物理学家海森伯曾认为 ,中子与质子实质上是在质量上具有微小差别的同一种粒子 ,他将两者统称为“核子” .近代的核物理学家赞同这样的观点 ,即在大量的核反应中 ,如果用中子来代替质子时 ,核反应过程将以相同方式继续进行下去 ,反之亦然 .但这种相似性在某些情况下会发生破坏 ,因为它将导致电荷对称破缺 ,简称为CSB .2 0 0 3年 4月 ,在美国费城召开的美国物理学会的会议上 ,有两个实验室分别独立地宣布 ,他们完成了对电荷对称破缺的实验观测 .一个是美国印第安那大学回旋加速器实验室 (IUCF) .IUCF的E .Stephenson教授宣…     

光折变晶体钛酸钡锶电荷传输参数的测量

报道用两波耦合技术测量光折变晶体钛酸钡锶(Ba_(1-x)Sr_xTiO-3,BST)的电荷传输参数φμτ在激光波长λ=515nm和光功率密度I—1W/cm~2下测得光折变响应时间为0.5sec.考虑到BST晶体吸收系数的光强相关性,修改了光栅形成率的函数变量,得到BST晶体的暗电导σ_a和电荷传输参数φμτ的拟合值分别为1.0×10~(-11)(Ωcm)~(-1)和2.8×10~(-10)cm~2/V.     

浅谈静电火灾的成因

 任何物体内部都带有电荷,一般状态下,其正、负电荷数量相等,对外不显出带电现象,但当两种不同物体接触或摩擦时,物体中的电子会越过界面,进入另一种物体内,产生静电。因它们所带电荷发生积聚时产生了很高静电压,当带有不同电荷的两个物体分离或接触时出现电火花,这就是静电放电现象。静电火灾是由静电放电而形成的,静电火灾成因非常复杂,给预防静电火灾发生带来了困难;但如明确其产生的条件,对静电火灾的防止具有一定的意义。静电火灾的形成主要由于同时具备以下条件而引起。一、产生静电的条件静电起电是物质在相互接触过程中电荷的分离和转移造成的。     

转动导体中的电荷分布

一、前言 在静止条件下,某孤立导体上的电荷将会在导体表面自动分布,以使它在导体内产生的电场为零,这是静电学中的一个基本结论.如果让导体转动,则应预期由于对传导电子的离心作用以及因电荷运动而产生的磁场,将会引起电有在导体中重新分布,并且导体中还会出现空间电荷. 我们将考虑下面的问题.让带有一个净电荷的某孤立导体具有一恒定的角速度.在稳定条件下,找出导体中的电荷分布和电磁场. 我们还未看到处理这个问题的文章,但有人考虑过三类与之有关的问题,而且都涉及转动体的电磁场理论. 首先,单极感应的问题已在本世纪的前二十年中研究过…     

电离对小球所带电荷的限制

在高中物理教学中,经常会遇到这样的题干"一个点电荷Q所带的电荷量为3.0×10-8C".可在现实生活中,并不存在点电荷.如果将电荷量Q负载于一个金属小球上,为了使小球周围的空气不致电离,那么该小球到底有多小呢?     

关于电荷在电场中移动时作功的问题

高三物理课本§13中,对在电场里移动电荷时作功的问题,讨论了两种最重要的情形:第一种情形是电荷在电场力作用下移动.例如在图1中,把正电荷从 A 点移到 B 点,或把负电荷从     

电荷媒介的磁电耦合:从铁电场效应到电荷序铁电体

磁电耦合效应是百年铁电领域中新兴的科学话题和前沿难点.包含两种及以上铁性序的多铁性材料则是追求本征强磁电耦合的理想体系,其展现了丰富的物理性质,蕴含着很高的应用潜力.作为关联电子大家庭的一个分支,多铁性材料体系也涉及电荷、自旋、轨道,以及晶格多重自由度.但过往的磁电耦合研究对自旋与晶格自由度关注最多,却往往忽略了其中的电荷自由度.实际上,电荷自由度可以在磁电耦合中扮演重要的媒介作用.本文将介绍异质结中的铁电场效应和单相多铁性材料中的电荷序所涉及的磁电耦合物理机制,以及回顾作者近年来在此方向上的若干尝试,希望能为本领域的研究者提供一些参考.     

通电直导线在磁场中受力实验的改进

初中物理“通电直导线在磁场中受力”演示,由于直导线与导轨间的摩擦,其效果较差.有人用矩形线圈代替直导线,受力效果较明显,但初学者难于理解.现将此实验改进如下.1)在牙膏皮上剪下约9cm长4cm宽的长方形铝片,内表面向外,利用铅笔在水平桌面上卷成一个金属圆筒(卷时要用力,沿一个方向进行).2)将四个长8cm左右的钉子钉在长方形木块(150cm×8cm×60cm)的四个角上,铁钉露出木块的高度均约为5cm.3)将两根长20cm左右的铜丝用砂纸打磨干净,两端平行固定在铁钉上,张紧铜丝,制成两个金属导轨.4)用砂纸将铝筒外表面打磨干净,按原教材要求连接电路,闭…     

柱形分布的电荷产生的电势

将无限长线电荷看成二维平面上的一个“源”,利用电势叠加原理计算了无限长柱形均匀分布的电荷产生的电势.这些柱体的截面电荷分布包括可解析表示和不可求解表示两种,后者可以通过数值计算给出结果.因此这种方法实际上可以计算任意截面柱形电荷分布的电势.通过计算,展示了各种电荷分布所产生电场的特性和共同特征.     

原子核的电荷恰等于原子序数吗?

基本粒子的电荷为一恒值,这是物理学中一个很基本的假定.我们化多年的业余时间调查研究了有关基本粒子电荷的实验依据,着重的分析了有关测定原子核荷的实验资料,得出核荷以一定规律偏离原子序数,从而推出基本粒子的电荷可能随粒子所处的状态(或能量)而变化.最近在整理本文时看到国外 Leiby等有类似的想法,提出电荷与能量互为转换.下面将我们工作的主要结果提出来供同志们讨论. 一、对核荷的传统看法 及其实验依据 核荷就是指原子核所带的电荷.卢瑟福(Rntherford)1911年首先用a粒子散射原子发现原子有核存在,原子核带正电荷,核外电子带负电…     

基于双电荷层结构的CMOS单光子雪崩二极管

基于180nm标准CMOS工艺,设计了一种能够有效提高光子探测效率的双电荷层结构的单光子雪崩二极管.该器件结构采用P电荷层和逆行掺杂的深N阱形成PN结,选取不同的P电荷层掺杂浓度,对击穿电压进行优化,当P电荷层浓度为1×1018cm-3时,击穿电压为17.8V,电场强度为5.26×105 V/cm.进一步研究发现N电荷层的位置会影响漂移电流密度和扩散电流密度.当在深N阱与N隔离层交界处掺杂形成N电荷层,即N电荷层掺杂峰值距离器件表面为2.5μm时,器件性能最优.通过Silvaco TCAD仿真分析得到:在过偏压1V下,波长500nm处的探测效率峰值为62%,同时在300～700nm范围内的光子探测效率均大于30%.     

波片型光隔离器隔离性能分析

利用光学矩阵方法,给出了由偏光镜、λ/2波片和λ/4波片组成的波片型光隔离器的正向导通、反向隔离机理,分析了波片延迟量的偏差和波片方位角的定位精度对隔离度的影响.结果表明,要获得大于30 dB的隔离度,应分别将λ/2、λ/4波片的延迟偏差控制在±4°、±2°以内,方位角的定位偏差应不超过±0.4°、±0.8°.