Re: [問題] 如何測量物質帶正電還是負電荷?

[Entropy1988 ( )]

※ 引述《fablissful ()》之銘言：
: 標題: [問題] 如何測量物質帶正電還是負電荷?
: 時間: Mon Sep  2 23:05:54 2013
:
: 有什麼方式能夠測量一個物質是帶正電或是負電荷?  (如:醬油或糖果之類的)
:
可能有些先進儀器可以測量很弱的電場(和電場梯度)，不過這我也不是很清楚。


就我的過往記憶加以拼湊，有個低科技的方法可以在不破壞東西的前提下
測量醬油或糖果之類的東西的帶電。但是這個帶電量也必須夠大才行，
應該要明顯高於日常環境會自然產生的帶電。所以是有適用範圍的。
老實說我覺得可能要高到像可以吸在牆壁上的氣球那樣。
要求這麼高，可能很難用，不過還是講一下想法。

我想說可以先用靜電起電器來強化待測物的靜電，然後之後的測量會比較好辦。

關於起電器，這種裝置大家可能有看過。
http://i.imgur.com/nPMBtbE.png
http://en.wikipedia.org/wiki/Wimshurst_machine
可能叫韋氏起電機吧。它有2片旋盤用相反的方式旋轉，然後可以產生靜電。
關於它的原理我想應該不是很難查到。我特別喜歡這張圖
http://i.imgur.com/lqL6BSJ.gif
粗略來說圓盤上的金屬薄片會反覆發生感應起電。

至於這種裝置的正負極是怎麼決定的，取決於開始運作時裝置上面帶的微小靜電，
這種帶電在裝置開始運作後會被增強，於是裝置的正負極就這樣被決定了。

我想假如說我們先藉由接地的方式將裝置上所有金屬零件的帶電都降到很低的程度，
然後再讓某個帶電的東西靠近裝置，然後讓裝置開始運作，
如此一來裝置的正負極就被這帶電的東西決定了。

然後，裝置或許可以產生大得可以用檢流計測到的電流，
然後我們推測出帶電物的電性。


比較具體來說操作過程。首先先淨空裝置上的帶電。
然後我們讓待測物靠近
2支平行於圓盤的長桿狀導電金屬棒...的其中一根...的其中一端，
(是在圓盤上呈現X字型的那2支導電金屬棒)
於是這一端會因為感應起電而帶有和待測物相反的電性。
(姑且先把這端叫做A端)
保持這個狀態，接下來讓裝置開始運作。一段時間後待測物再拿開。
靜電應該會在裝置內增強，2極的電壓會升高。

運作過程中，有的圓盤上的金屬片會先轉過來和A端接觸，然後再轉過去和通往電容的
電刷接觸。這樣的話，A端和那個電容所屬的這一極，都會帶同樣的電性，
也就是和待測物相反的電性。
另外一方面，另外一個電容所屬的那一極就會帶和帶測物同樣的電性。

(或許可以再回顧一下這張圖http://i.imgur.com/lqL6BSJ.gif)

然後，我們用檢流計檢驗產生的電流方向，得知裝置2極的電性，
最後推測出待測物的電性。


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我也有想到一個很簡單的把戲，這應該只是各種簡單把戲的其中一種。
我們可以在氣球上畫上一個笑臉，讓笑臉帶電。把氣球用長細線垂吊起來。

接下來讓帶電的待測物靠近氣球。假如說待測物和笑臉帶的是一樣的電性，
那麼笑臉就會和待測物發生排斥，笑臉會別開。而假如是相反電性，
笑臉就會受吸引朝向待測物。

不過這種做法距離得知待測物的電性還差一步，
那就是必須知道笑臉帶的是什麼電性才行。


用起電器和檢流器的做法看起來雖然比較麻煩，但是有得知電性的價值。
如果順利運作的話，還可以例如用來檢驗琥珀和衣服摩擦後誰帶正電誰帶負電。




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※ 編輯: Entropy1988     來自: 1.34.27.65           (09/03 12:23)
推 crazyjonas:推用心
推 yw1002:似乎沒啥意義。實際上要研究一種物質的性質，液體作吸光度
→ yw1002:固體作X射線繞射晶體結構。分子式出來後就可以知道載流子
→ yw1002:種類與密度.....而且如果是精密的性質要低溫真空
→ yw1002:我想到最先進的理論實驗似乎是跟CP violation有關
→ yw1002:或是反物質吧.....positron, antihydrogen之類
所以呢？知道物質的分子式就知道它上面帶的是正電還負電嗎？
先不先進又怎樣，正電負電量出來了嗎？
※ 編輯: Entropy1988     來自: 1.34.27.65           (09/04 00:29)
→ jessti:量完吸光度後又如何? 這東西能反應出什麼?
推 yw1002:理論上建立的話分electron/hole excitation
推 yw1002:不過關於你的測量我有幾個疑問。第一個，如果根據固態物理
→ yw1002:能帶結構的觀念，電子在momentum space上Fermi surface
→ yw1002:的excited quasiparticle lifetime夠不夠長
→ yw1002:第二 excited state容不容易受到thermal因素干擾
→ yw1002:如果會.....勢必要在真空條件下
推 jessti:原子彈打老鼠