金光圣母和她的科學(xué)秘密

冬天，梳頭發(fā)時，頭發(fā)經(jīng)常會被塑料梳子吸引；脫毛衣時，偶爾也會看到毛衣間火光閃耀，并帶著“噼啪”之聲，這是靜電。夏季，雷雨交加，電閃雷鳴，這是雷電。工廠里的機(jī)器、家里的電器、道路上的交通信號燈、商場兩邊閃爍的霓虹燈，哪一樣都缺不了電，這些電是人為制造出來的。

電早已深入日常生活的方方面面，以至于常常被我們忽略。然而，電擁有神奇的力量。本期糯米團(tuán)團(tuán)，謝飛姐姐就帶你們一起了解“金光圣母”和她的科學(xué)秘密吧。

“金光圣母”朱佩娘

金光圣母又叫閃電娘娘或者電母，名叫朱佩娘，為傳說中雷公的妻子，主要掌管閃電。

古代人并不知道雷電是云層中的正負(fù)電荷相互摩擦的結(jié)果，而認(rèn)為是雷公和電母在云里打架，才有了雷電。因此，對雷電很是崇拜。

有這么一句歇后語：電母雷公打跤——撐天拱地。事實(shí)上，每當(dāng)閃電的時候，閃出的那道光，確實(shí)是從天上連到地面，名副其實(shí)地?fù)沃臁⒐爸亍?/p>

所謂金光圣母，只是古人對神秘莫測的雷電的一種崇拜。現(xiàn)在人們家家都用上了電，但電依舊神秘莫測。它能把電燈點(diǎn)亮，能使冰箱制冷，能讓大家看上精彩的電視？？電到底是如何工作的？通過下面這些關(guān)于電的小名詞，你就能對電有比較直觀的了解。

電子

電子的個頭還不到十億分之一微米，非常非常非常小。它身上帶著宇宙中最微弱電量。一般情況下，電子成群結(jié)隊(duì)地圍著原子核旋轉(zhuǎn)繞圈。這是因?yàn)樗砩蠋е?fù)電荷，而原子核身上卻帶著正電荷。異性相吸，于是，相互之間的吸引力就把電子和原子核相連在一起了，就像地球和太陽連在一起一樣。

通常，一個原子核周圍都聚集了大量的電子。電子們快速運(yùn)動著，一層一層裹在原子核外。越到外圍，原子核對電子的吸引力越弱。所以，最外圍的電子受到這種吸引力的束縛最小，這些電子是自由的，是它們形成了電流。

電流

了解了電子之后，再來看看電流。有人會認(rèn)為，電流就是電子在導(dǎo)體內(nèi)的流動，就像水在水管中流動一樣。可惜事情并不那么簡單。

在導(dǎo)線內(nèi)，電子就像算盤上的算珠一樣整齊地排列著。我們一按下開關(guān)，隊(duì)列上的第一個“算珠”就推擠沖擊第二個，第二個就沖擊第三個。以此類推，“算珠”們在電線內(nèi)一個沖擊一個，直到燈泡。這種沖擊波傳導(dǎo)的速度和光速差不多（約為3×106千米/秒），而隊(duì)列中電子們每秒只移動幾毫米而已！

每秒鐘從特定某一點(diǎn)經(jīng)過的電子數(shù)量，就是電流強(qiáng)度。同樣一個燈泡，電流強(qiáng)度大，燈泡就亮，電流強(qiáng)度小，燈泡就會暗一些。如果通過這個燈泡的電流強(qiáng)度太大了，這個燈泡有可能被燒掉。了解這個概念也很重要，因?yàn)楹芏鄷r候帶電物體是否危險(xiǎn)，就和電流強(qiáng)度有關(guān)。

導(dǎo)電體和絕緣體

有些物體能夠?qū)щ姡行┪矬w不能導(dǎo)電，這也和物體本身的原子結(jié)構(gòu)有關(guān)。像銅、鐵、鋁等金屬原子留不住自己的電子，它們構(gòu)成了金屬導(dǎo)電體大家族。它們，尤其是銅，被人們用來生產(chǎn)電線。像玻璃、橡膠或陶瓷等物體，它們的原子核周圍的電子層比較致密，沒有電子能從中逃脫。這些物體就沒有游離的電子，它們就是所謂的絕緣體。電流無法從中通過。

電壓

自由的電子在導(dǎo)體內(nèi)移動，它們的動力來自什么地方呢？實(shí)際上，電子運(yùn)動的動力，來自于電位差，或稱電壓。設(shè)想一下，電子就像是一個管子中的珠子。如果管子是完全水平放置的話，里面的珠子便靜止不動。可一旦管子的一端下降，而另一端仍保持在原來的高度，里面的珠子就會開始滾動了。這是因?yàn)楣茏觾啥烁叨鹊牟町悶橹樽犹峁┝藵L動的能量。

同樣，導(dǎo)體兩端的電位差促使自由電子發(fā)生了運(yùn)動。但千萬不要以為這種電位差是由于電線兩端高度的差異造成的，電位差和導(dǎo)體兩頭的高度毫無關(guān)系。對于電來說，電位差對應(yīng)的是電荷的差異，也就是說，導(dǎo)體一端電子數(shù)量過剩，而另一端電子數(shù)量不足。

電阻

電子在導(dǎo)電體里并不是那樣逍遙自在，它也會時時刻刻受到阻力。怎么理解這種阻力呢？想象一下，如果你在人潮洶涌的大商場的貨架間奔跑會是怎樣的？你會不停地撞到別的顧客，還可能撞翻他們的車子？？總之你會遇到很多障礙。自由電子在導(dǎo)體里的境遇就是如此。在導(dǎo)體里，它們不斷撞上金屬原子，并因而損失掉部分能量。這種對電流造成的阻力就是電阻。最完美的電阻，其電阻應(yīng)該為零，可惜的是這種電阻并不存在。而最好的絕緣體，其電阻則是無限大。

焦耳效應(yīng)

焦耳效應(yīng)是導(dǎo)體具有電阻的最明顯的表現(xiàn)。如果你想讓許多電子（意味著高強(qiáng)度的電流）從非常小的空間（比如極細(xì)的電線）中通過，那么電流通過時受到的阻力就會非常大。其中就會發(fā)生很多摩擦碰撞。這就像你搓手時手會發(fā)熱一樣。電爐和烤面包機(jī)就是運(yùn)用了焦耳效應(yīng)，當(dāng)電流通過電阻絲的時候，電阻絲就會升溫。在白熾燈泡中，它會使鎢絲溫度驟然上升到2 500℃。保險(xiǎn)絲也是運(yùn)用了焦耳效應(yīng)，以便在強(qiáng)電流通過的時候，最先被燒斷的是保險(xiǎn)絲，通過斷電來保護(hù)其他電器設(shè)備不被燒壞。

電是危險(xiǎn)的

好了，說了這么多，你們對電應(yīng)該有了一些了解。最后，提醒大家，電是危險(xiǎn)的，切記切記。下面這個表格告訴我們，在220伏的電壓下（我們一般的家用電壓是220伏），電流可能給人體造成什么樣的傷害。但這個表格只是概括性的。電流可能給你身體造成的傷害，會因?yàn)槠渫ㄟ^你身體部位的不同、你皮膚的電阻（皮膚越濕，電阻越低）不同，以及你身體接觸的時間長短而有很大的差異。endprint