静电
jìng diàn
静电是积聚在物体表面并停留不动的电荷，通常由摩擦产生。
Definition
静电是积聚在某物上、停留不动而不流走的电荷，通常来自两个物体的相互摩擦，在地毯上走过再触摸门把手时感受到的电击，正是这份静电终于流动起来，跳过门把手所提供的那条通路。它是物体表面的一种电荷不平衡，由电子通过摩擦、传导或感应在材料之间移动而产生，带电的物体会吸引或排斥其他物体，因为同种电荷相斥，异种电荷相吸，电荷会一直留在绝缘体上，直到放电，有时会以肉眼可见的火花形式释放。严格地说，它是一个受库仑定律支配的净电荷 $Q$，$F = kq_1q_2/r^2$，其中 $k = 8.99 \times 10^9\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$；接触起电（摩擦电效应）取决于材料对电子的相对亲和力，在导体上，多余的电荷会聚集在尖锐的地方，那里的场最强，因此当场强超过空气的介电强度（约 $3 \times 10^6\ \text{V/m}$）时，空气会被电离，火花使物体放电，一个半径为 $R$、电位为 $V = kQ/R$ 的孤立球体，电容为 $C = 4\pi\varepsilon_0 R$。
Example
在头发上摩擦气球会使它粘在墙上，用羊毛摩擦塑料棒会把电子转移到棒上，使它带负电、羊毛带正电，因此把棒靠近一股细细的自来水流时，水流会因棒吸引水分子中带正电的一侧而向它弯曲。一个人走在地毯上大约会获得 $-1\ \mu\text{C}$ 的电荷，以身体电容约 $100\ \text{pF}$ 计算，电位为 $V = Q/C = 10^{-6}/10^{-10} = 10{,}000\ \text{V}$，足以跳过 $3\ \text{mm}$ 的间隙，不过储存的能量只有 $\tfrac{1}{2}CV^2 = 5\ \text{mJ}$，这正是这种电击会刺痛却不会造成伤害的原因，即便同样微小的一次火花也能摧毁一块电脑芯片。
Key Insight
静电放电在冬天更严重，因为干燥的空气是更好的绝缘体，而潮湿的夏季空气能让电荷在积聚到足以产生火花之前就悄悄泄漏掉。闪电是行星尺度的静电：雷暴云内部的冰晶和霰粒相互摩擦，把电荷分离开来，直到跨越数公里空气的场强超过击穿值，一道携带数万安培电流的火花跨越了这道鸿沟。