[聲音]
好,那我們現在就要正式進入第一講的部分,在第一講裏面呢,我們主要談的是靜電學的內容
那麽這裏面呢,最主要的兩個概念是電荷跟電場的概念
對各位的介紹,所以呢在第一節裏面,我們先來談一談生活中的電,讓我們從問題開始,來思考
所以我們先從幾個問題開始,生活中哪裏可以看到電呢?
還有我們看得到電荷嗎?或者是我們可以感受到電場的影響嗎?
所以呢在一開始,我先邀請各位來線上呢填寫
一個問題,就是生活中到底哪裏可以看到電 請各位憑著自己的生活印象,憑著自己的想象,盡量填
生活中哪些地方可以看到電?那麽我想很多人在這個地方會提到
的電的現象呢,可能是譬如說像閃電,這個呢,自古及之是最明顯可見的電現象之一
不過呢,古時候並不覺得這個是電現象,古時候覺得,閃電是天神在發怒,要懲罰
世界,所以這些事情是電現象的
確認的事實上是到後面才確認,我們待會兒會跟各位介紹是誰確認了閃電是一個電現象
那麽另外呢,在生活中間常常會看到的電的現象呢是很多靜電的現象,譬如說像是 在幹燥、
寒冷的天氣呢,妳常常會有如果用手去開門 或是碰到其他金屬物品的時候,妳會有觸電的感覺
有的時候呢,甚至還會伴隨啪嘰一聲的聲響,或是妳如果仔細看的話,手指尖端會有一個小小- 的光點冒出來
那麽還包括在冷天氣的時候,妳脫毛衣的時候,常常會有劈劈啪啪的聲音
如果在暗的房間裏面脫毛衣的話,還可以看到藍白色光點冒出來
那麽另外呢,有些尤其是頭發長的人呢,妳在梳頭發的時候 有時候會看到頭發被梳子吸起來。
那有一個極端的例子,是像右邊這張照片,是一個小朋友溜滑梯下來的時候
因為它跟溜滑梯之間的摩擦呢,造成這個小朋友身上呢跟溜滑梯帶來一個不同的電荷,所以
當他滑下來的時候呢,他的頭發就被溜滑梯給吸起來,這個算是一個非常極端特殊的一個 現象。
那除了剛剛這些靜電的現象之外呢,早在古希臘時代,人們就發現
摩擦琥珀就可以吸起來細小的物品 我們在這邊請助教用一個示範實驗來為各位介紹這個現象
>> 摩擦起電 那我們先在這邊準備一個pvc水管
和一塊棉布,然後我們進行摩擦
[無聲] 然後我們現在將pvc水管靠近桌上的
紙片,能看到由於它上面帶有靜電,可以吸引紙片
[無聲]
[聲音]
[無聲]
[無聲]
>> 那在古希臘的時代呢,Thales,這是古希臘一位哲學家,他就猜測
摩擦是使得琥珀磁性化,因為那個時候的人就知道所謂的磁性物質,磁鐵 這樣的東西可以吸起東西來。
所以他那時候的猜測是,這個摩擦琥珀造成的現象呢是使琥珀產生磁性
就是從我剛剛所說的,所有的科學永遠都始於觀察跟猜測
所以呢這是最早對於這個摩擦產生靜電的一個猜測,認為它是產生的磁性
那麽同樣的事情呢,在東方,在中國呢也有人記載
在東漢時代呢,王充記載的『磁石引針,琥珀拾芥』
那麽他就記載了磁性,跟這個所謂的摩擦琥珀可以吸引小物體的這個現象都記載下來
那但是呢,在中國這一端的猜測呢是,這個是陰陽兩氣
的作用,就是因為,他認為磁石會吸針是一個陰一個陽 琥珀會拾芥也是一個陰一個陽所以它們互相吸引
那麽這個也是一個很原始的猜測,只是在中國來說,這個猜測影響了非常非常長的時間
一直到後來的宋朝,後來的明朝,大家仍然沿用這個陰陽兩氣的一個概念
所以呢,沒有對於電的現象更進一步地理解
那麽除了剛剛講的這些事情之外呢,在現代生活中呢,可以說幾乎各個領域都充滿了電 譬如說電話、 電視、
電腦、 電燈、 電冰箱、 電暖爐、 電熱水器等等等 族繁不及備載,有非常非常多的生活中的東西都是用電開頭的,因為它們都要用到電
可以說,現代生活呢,實在是跟電已經完全脫離不了關係,不管是食衣住行娛樂各個方面都是-
這樣子的 那麽除了剛剛這些很容易看到的電的現象之外呢,還有一些
可能各位舉例的時候比較不容易想到的,平常也不容易看到,但是常常在發生的電的現象- ,譬如說
每個人的身體內部呢事實上都靠電訊號來維持正常的運作 這個電訊號包括了神經,包括了肌肉產生的電訊號
那麽一個比較極端的例子呢是電鰻,它的身上呢也能夠產生超過一千伏的高壓的信號,這是可-
以把人電死 的高壓,那另外一個比較不容易想到的信號呢
另外一個比較不容易想到的電的現象是所謂的聖艾摩斯之火
那麽這個是一個在航海的時候可以觀察到的自然現象,它是
在風雨中呢,古代的水手呢就記錄過在桅桿上呢會出現藍色的閃光
那麽這個在古羅馬時代就有記錄下來,在『白鯨記』裏面也有提到過 那包括在達爾文出航的時候,他有記錄過這樣的一個現象
不過如果各位沒有出海的經驗的話,可能就不太會看到這件事情 這就是為什麽擴展自己的生活經驗呢,常常是一個很重要的
環節,因為妳有不同的觀察,才能夠引起妳想到不同的 理論。
在整個概念呢,從剛剛那個 一路下來可以看到,生活中有很多跟電有關的現象
那麽物理學,整個物理學在努力的方向呢,基本上一直都是在為不同的觀察現象 猜測出背後有沒有共通的道理來。
譬如說,剛剛前述這些我們講的各種各樣不同的電的現象
各位可以講出背後共通的道理來嗎?這個共通的道理就是我後面的章節要跟各位分享的概念
但是在中國傳統文化中呢,有許多經驗跟現象的記錄,還有收集,譬如說像剛剛東漢
王充呢他有記錄下來這些現象,不過呢對於這些現象背後的解釋
卻比較缺乏一種追根究底,還有一個對於共通理論的一個追求
那麽另一方面呢,在中國文化里面呢比較不擅長運用符號
於是定量的數學計算也相對地缺乏 這個也是另外一個環節,使得理論不太容易累積下來
所以呢,目前我們對於物理學很多的理解呢基本上是西方社會發展出來的概念,然後再回過頭來
解釋從前我們就已經觀察到的現象 那第二個問題呢是我們看得到電荷嗎?
電荷呢它基本上可以說是物質的一種基本性質,就像質量一樣 可是它基本上看不見,你也摸不到,所以好像很難研究
那生活中到底有沒有辦法看到電荷呢? 事實上我們剛剛講的很多靜電的現象,譬如說妳手去摸門把被電到
這個呢就是一個電荷的交互作用,一般來說我們只能透過交互作用感受到電荷,我們看不到- 一個電荷
而科學家呢發明儀器呢的意義呢,就是把我們平時看不到的東西轉化成因為交互作用的關系而- 看得到的
讀值,譬如說電流劑,它就是把看不到的電流呢轉化成看得到的讀值 那麽到底電荷有幾種呢?這個我們在下一節會來討論
這個內容,那再稍晚一點,我們還會提到說在 科學史上有一個非常非常重要的實驗,是量測最小電荷的單位到底是多小
那另外一個問題呢是電場,我們到底感受得到還是感受不到電場呢?
電場感覺起來,好像是比電荷更神奇 的一個物理概念,電荷還可以想象說是一個小小的東西帶著電
但電場到底是什麽意思呢,妳可以這樣子想象它 場有點像是,因為有個電荷存在,而在這個電荷的周圍形成了一個勢力範圍
那麽我們也邀請助教做一個示範實驗,讓各位看一下一個電荷
周圍它的勢力範圍有多大,也就是電場的一個勢力範圍
>> 我們現在要來看電場跟距離的關系
我們現在有一個起電機,先讓上面的金屬球帶電
那在空間中就會有一個電場的分布 現在我的手上拿著一個保麗龍球
可以看到在這樣的距離下,它是垂直往下的
幾乎沒有受電場的影響,可是當我把這個保麗龍球慢慢地移向這個金屬球的時候
妳可以看到,它受到電場的吸引
所以有一個角度的偏移,當距離越來越近
這角度就越來越大,這表示電場 會隨著距離變小而快速地成長
[聲音]
>> 但是一般來說呢人是感受不到電場的
可是動物可以感受得到嗎?目前有一些研究報告指出,鯊魚好像可以感受到電場
大黃蜂好像也可以感受到電場,所以我把一些相關的鏈接貼在這個地方,邀請各位自己上網去- 看看最新的研究的結果
那最後呢,我們有一個簡單的隨堂測驗是,請問 下列哪一個現象不屬於電的現象?那麽這個部分呢是邀請各位
請各位在網絡上回答,也可以順便測驗一下對於剛剛這個 整段的內容的一個內容的理解。
那在整個測驗的最後呢 我有一個題外話,就是想跟各位聊一聊剛剛說的我們生活中的食衣住行娛樂各個面向
都充滿著電,這個事情到底對我們來說是好還是不好? 我引用一位臺灣歌手的
一首歌裏面一句話,他說:『現代化到底是有啥路用』 就是現代化到底有什麽用的意思。
現代化 整個方向似乎是使我們的生活越來越便利
往這個方向而去,所以我們在食衣住行 包括像現在的娛樂,各個方面呢都是往越來越便利的方向 前進。
這也就是為什麽各種各樣的電器越來越多 可是讓我們回頭想想這個問題
便利的意思是越來越少動的意思。
譬如說像是剛剛講的食衣住行 住就是像電梯,衣就是像洗衣機,這些都是讓各位
能夠越來越簡單完成,原本需要花很長時間或是很大勞力來做的事情
但這樣越來越少動,對整個人類來說是正確的發展方向嗎 就是追求便利是最關鍵的事情嗎
而另外一個方面是,這些便利基本上都是借由消耗更多地球資源換來的
這個消耗地球資源使我們越來越少動 整個大方向真的是正確的嗎?這個是我希望邀請各位
在這一節的最後稍微思考一下的問題
[聲音]