物理科技小论文：探究神奇的指尖闪电

电是一种神奇的力量，它在我们生活中无处不在。早上用梳子梳头，总能听见“哧哧”的响声。头发还总是“离不开”梳子。但是，究竟是何种神奇的力量把头发深深吸引？

原来，当梳头的时候，头发留住电子的能力不如塑料强，它的电子会被塑料带走，电子带负电，塑料也就显负电性，而头发失去电子，就显了正电性，就如数学算数一般，零减去负数后就为正，最后这一正一负就有了一个吸引力（异性相吸），这吸引力就是静电力。

但我又想，头发和塑料都是绝缘体，可以产生静电。而人是导体，产生的静电是不是更强呢？为了验证我的观点，我便进行了实验。

实验材料很简单，两个人就可以。

实验如下：

摩擦对象

摩擦后触碰位置

现象

结论

两个人的手掌

两人指尖

并无触电感觉

无静电

背靠背

两人手掌

无太大触电感觉

有弱放电感

背靠背

两人指尖

有很强的触电感应

切能听见“哧”一声，暗室中会看见闪光

有强放电感

（注：除列表中所列变量外，其余摩擦时间、速度等因素几乎相同）

（具体实验视频，请见附件）

通过实验我发现，两个人摩擦有了不同的结果。会不会是因为两手摩擦是真正的人体与人体的摩擦，而背靠背是衣服和衣服摩擦呢？于是我便进行了深入的研究。

接着，我便开始寻找我和我父亲的衣服的材料。我了解到衣服是混有纤维的。然而衣服表皮的里面还夹杂着羽毛，羽毛和纤维都是绝缘体。我想，如果是衣服和衣服摩擦，那应该是衣服带电，羽毛是绝缘体，也就是说衣服的负电是无法传向手指的，那么手指又是如何带电的呢？

于是我便猜想是人体和衣服摩擦起电。纤维和塑料一样是可以留住电子的，而人体则失去了电子，也就带了正电。而我的父亲由于没有动，只是为我提供了一个摩擦的对象，所以所带的电荷不如我多（或不带电）。所以，在我的跳动中，我的衣服和我的皮肤不断摩擦。我整个人体就带有了较多的静电，这时我相对于父亲来说的一个高电势，我和父亲形成了电势差，所以我和父亲接触时便产生了放电现象。

为了避免实验的偶然性，我又增加了一个实验：用木梳梳头，我发现头发并没有被木梳吸引。但是我们用塑料梳子梳头，梳子确吸引了头发。

通过以上所有的实验，我发现能产生静电的摩擦都有以下几个共性：

1、 相互摩擦的两物体束缚电子的能力不同

2、 电子转移后要聚集在表面而不被传导走。

3、 相互摩擦的两物体形成电势差。

通过以上分析也就对我导体与导体摩擦可以起电的观点进行了否定。同时也证明了不是因为衣服和衣服摩擦而使人体带的电。

上一个问题解决，新的问题又来了，为什么同样是背靠背摩擦后我的手带了电，为什么手掌相对和指尖相对却有不同的结果呢？

请看下图，暗室中指尖相对，发现了强烈的指尖闪电，手指有强烈的触电感。

（黑暗房间拍摄）

经过深层次的思考和分析，我认为是手指比手掌更尖的缘故。因为更尖，所以手指尖端就聚集了更多的电荷，即电荷的密度更大。而两个人的衣服如梳子和头发一样，留住电子的能力不同，所以聚集到指尖的电荷数量也就不同。实验中我的手指带有静电，但父亲手指不带电电势为0，所以我和父亲手指间就存在较高的电势差，此时两根手指就可以看成带有电容器的两个极板。根据

C＝εrS／4πKd

可知，由于指尖相对面积小，即“电容器两极的正对面积很小”，所以电容就很小。又由Q＝CU 可知，C很小，而电荷量Q很大，所以，两手指尖就产生了教大电场强度，手指电容就会被击穿，从而出现放电现象。

为了验证我的分析是否正确，我便去查了资料，看见了避雷针保护高压设备的原理（尖端放电），便证实了我的猜想。

在我们日常生活中，打火炉、打火机以及沼气灯的点燃装置等均是这个原理。我再观察、实验和分析中，逐渐认识了摩擦起电和尖端放电，更让我初步学会了科学观擦和分析的方法，获益匪浅。

附录：实验视频（重点关注最后指尖相对的放电声音，请调大音量请观看本号视频发布探究神奇指尖闪电）

作者：重庆市万州上海中学高2019级16班 宋林会

指导教师：重庆市万州上海中学 田杰

教师评语：该文作者通过对生活中静电现象的观察，进一步的设计实验进行人体摩擦起电的研究，难能可贵的是，在研究过程中发现了神奇的指尖放电现象。其研究过程严密，实验记录精准，对研究过程中出现的新问题进一步的探究，利用高中物理尖端放电知识，独创的从电容角度进行了分析。论证合理，结构严密。

该同学的探究过程体现了发现问题、实验探究、发现新现象、逻辑推理等良好的科学习惯和方法。