#人人能科普，處處有新知#從摩擦起電到摩擦納米發(fā)電機(jī)
兩千多年前，古希臘人意外發(fā)現(xiàn)用毛皮或毛織物摩擦過(guò)的琥珀可以吸引輕小物體，從而發(fā)現(xiàn)了摩擦起電現(xiàn)象。宇宙中的物質(zhì)其實(shí)都是由原子組成的，而原子是由更小的原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成的，原子核帶正電，電子帶負(fù)電。摩擦起電的實(shí)質(zhì)是兩種不同材料的得失電子能力不同，一種容易失去電子，一種容易得到電子，在摩擦過(guò)程中物體間發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移，電子由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，失去電子的物體帶正電，得到電子物體則帶負(fù)電。毛皮摩擦橡膠棒時(shí)，毛皮更容易失去電子，從而帶正電，橡膠棒得到電子就帶負(fù)電。靜電指的就是靜止不動(dòng)的電荷。
帶有同種電荷的兩個(gè)物體之間相互排斥，帶有不同電荷的兩物體之間相互吸引。在Maxwell科學(xué)+ （原名Maxwell創(chuàng)新科普實(shí)驗(yàn)園）里有一組神奇的蒲公英，黃色蒲公英帶有相同的電荷，紅色的蒲公英帶有另一種電荷。當(dāng)兩朵黃色蒲公英靠近時(shí)，由于同種電荷相互排斥，蒲公英的花絲就會(huì)向兩側(cè)飄散；當(dāng)黃色蒲公英靠近紅色蒲公英時(shí)，由于異種電荷相互吸引，兩朵蒲公英花就會(huì)纏繞在一起，難舍難分。
圖1：Maxwell科學(xué)+的神奇蒲公英
摩擦起電現(xiàn)象廣泛存在于我們的身邊，比如摸金屬物體會(huì)被“電”到，脫毛衣時(shí)會(huì)聽(tīng)到“劈里啪啦”的聲音，還有被吸在手上甩不下來(lái)的塑料袋等等。摩擦起電為人們帶來(lái)了很多煩惱，在充滿易燃易爆炸物體的空間里，靜電火花甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的爆炸！在漫長(zhǎng)的歷史長(zhǎng)河里，智慧的人們想了很多辦法來(lái)避免靜電的危害，比如在油罐車尾部安裝鐵鏈，以及使用各種抗靜電布料等。
隨著科技的進(jìn)步，摩擦起電在各個(gè)領(lǐng)域逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐岁P(guān)注的正面角色。愛(ài)因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)得主、能源界最高獎(jiǎng)-埃尼獎(jiǎng)得主、中國(guó)科學(xué)院外籍院士王中林院士及其團(tuán)隊(duì)于2012年發(fā)明了摩擦納米發(fā)電機(jī)，首次提出利用摩擦起電和靜電感應(yīng)的協(xié)同作用，將日常生活中的機(jī)械能收集起來(lái)轉(zhuǎn)化為電能，靜電在這里竟然成了大功臣！你能想象嗎？漂亮的氣球，好吃的糖和面包等等都可以作為發(fā)電材料。波瀾壯闊的大海，迎面吹來(lái)的微風(fēng)，甚至你日常生活中的一個(gè)小動(dòng)作都可以成為發(fā)電的能源。讓我們一起在Maxwell科學(xué)+（原名Maxwell創(chuàng)新科普實(shí)驗(yàn)園）神奇的科普展品中探究其中的奧秘吧。
圖2： 糖
圖3： 糖點(diǎn)燈
圖4： 發(fā)電面包
圖5： Maxwell科學(xué)+
發(fā)電臺(tái)燈
愛(ài)迪生發(fā)明的電燈為人們的生活帶來(lái)了極大的便捷，現(xiàn)在各種燈具已經(jīng)成為家家戶戶必不可少的重要照明工具，而這些燈都需要連接插座或者安裝電池進(jìn)行供電。但是在科普?qǐng)@進(jìn)門(mén)處，就放著一盞與眾不同的臺(tái)燈，它不需要接通任何外部電源，只需要輕輕的摩擦就可以把燈點(diǎn)亮。我們可以用這盞燈看書(shū)學(xué)習(xí)，也可以在這盞燈的燈光下一起做游戲。那么這是什么原理呢？這是因?yàn)槟Σ翂K和臺(tái)燈底座組成了一個(gè)便捷摩擦納米發(fā)電機(jī)，當(dāng)摩擦塊與臺(tái)燈底座進(jìn)行摩擦?xí)r，會(huì)在它們的接觸表面產(chǎn)生變化的感應(yīng)電荷，從而點(diǎn)亮燈泡。這樣我們就不用擔(dān)心停電或者電池沒(méi)電，可以隨時(shí)隨地使用臺(tái)燈照明了。
圖6： 臺(tái)燈照片
發(fā)電滑梯
幾層臺(tái)階，一條軌道，是孩子們對(duì)于“速度”的最初感受，承載了一代又一代人的童年記憶。
小朋友們，你們是不是經(jīng)常玩滑梯呢？尤其是在干燥的秋冬季節(jié)，當(dāng)你在滑梯上盡情玩耍的時(shí)候，是否經(jīng)?？吹狡渌谕婊莸男∨笥褌兊念^發(fā)豎起來(lái)了呢？這種現(xiàn)象就是摩擦起電，產(chǎn)生的是不流動(dòng)的靜電荷。Maxwell科學(xué)+ 里的這款發(fā)電滑梯利用摩擦起電和靜電感應(yīng)原理的協(xié)同作用，將摩擦起電產(chǎn)生的“靜電”轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲鲃?dòng)的電”。當(dāng)小朋友從滑梯上滑下時(shí)，發(fā)電滑梯就可以成功點(diǎn)亮小燈泡啦。小朋友們，學(xué)會(huì)了嗎？把你學(xué)到的神奇的小知識(shí)講給小伙伴們聽(tīng)吧。
圖7： 發(fā)電滑梯和工作照片
發(fā)電葉子
我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常吃到的土豆、蘋(píng)果和檸檬都能夠用來(lái)發(fā)電，甚至僅用一顆橘子就能讓一盞燈亮起來(lái)。當(dāng)你聽(tīng)到頭頂上的樹(shù)葉在沙沙作響的時(shí)候，你是否能想到這隨處可見(jiàn)的葉子也可以用來(lái)發(fā)電呢？可不要小瞧了這普普通通的樹(shù)葉哦，在山區(qū)或島嶼等偏遠(yuǎn)的地區(qū)，神奇的“發(fā)電樹(shù)葉”就可以發(fā)揮它們偉大的作用啦，可以為預(yù)警裝置和指示燈供電。那么我們一起來(lái)探索為什么樹(shù)葉會(huì)發(fā)電、又是如何發(fā)電的吧？
對(duì)于大多數(shù)植物，在葉片表面存在一層蠟紙物質(zhì)和微小的突起。發(fā)電樹(shù)葉是以天然葉子為原料，基于摩擦納米發(fā)電機(jī)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的。通過(guò)導(dǎo)線將葉子與小燈泡相連，然后我們讓葉子輕輕地晃動(dòng)，就可以點(diǎn)亮小燈泡啦，還可以為路邊的廣告牌供電哦。
圖8： 發(fā)電葉子
發(fā)電花瓣
小朋友們，春天來(lái)啦！我們都會(huì)被春天美麗的景色吸引，當(dāng)我們走在春游的路上的時(shí)候，鄉(xiāng)間路邊的小花小草更是能吸引我們的目光。摩擦納米發(fā)電機(jī)選材廣泛，不僅葉子可以用來(lái)發(fā)電，就連這些美麗的花瓣也可以發(fā)電，這是為什么呢？這里面的奧秘就是任何兩種不同的物質(zhì)相互摩擦都會(huì)產(chǎn)生電。發(fā)電花瓣就是根據(jù)摩擦發(fā)電的機(jī)理，將花瓣和小燈泡通過(guò)導(dǎo)線連接起來(lái)。用我們的小手輕輕地晃動(dòng)花瓣，就可以產(chǎn)生電能。發(fā)電花瓣將能量收集起來(lái)，就可以將小燈泡點(diǎn)亮啦。小朋友們，現(xiàn)在是不是將你心里的疑惑解開(kāi)了呢？小朋友們也可以將花瓣能夠用來(lái)發(fā)電講給自己的爸爸媽媽聽(tīng)呀，或者在爸爸媽媽的陪同下，一起來(lái)Maxwell科
學(xué)+（原名Maxwell創(chuàng)新科普實(shí)驗(yàn)園）感受摩擦發(fā)電神奇的力量吧！
圖9： 發(fā)電花瓣點(diǎn)燈
圖10： 牌匾
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北京懷柔綜合性國(guó)家科學(xué)中心懷柔科學(xué)城創(chuàng)新小鎮(zhèn)
吉林省婦女兒童活動(dòng)中心
浙江省嘉興市納米發(fā)展大廈
