带电体吸引轻小物体的原理

对于非物理专业的朋友来说，很容易理解不同电荷之间的吸引力。带电物体为什么能吸引不带电荷的(轻的和小的)物体并不总是很清楚。那些学过高中物理的人会记得一种叫做“静电感应”的现象:在外部电场的影响下，导体中的电荷会重新分布。如果是中性导体，导体两侧的表面将具有相同数量的不同电荷，如图(1)所示。

如果将绝缘体(绝缘电介质)置于电场中，电解质将具有所谓的“极化”现象，并且相同量的不同电荷也将出现在绝缘体的两个侧表面上，这被称为“极化电荷”。根据绝缘体分子的类型，它可以分为极性分子和非极性分子。

(1)如果绝缘体的分子是非极性分子，例如二氧化碳分子，当没有外部电场时，分子的正电荷中心和负电荷中心在一点重合；当有外电场时，在电场的作用下，分子中的正负电荷受到相反方向的电场力，正负电荷中心将分开一定距离，最终导致绝缘体两侧出现不同的极化电荷。因为绝缘体中几乎没有*电荷，分子中的正电荷和负电荷是束缚电荷，所以绝缘体仍然是电中性的，没有净电荷。极化电荷仅分布在绝缘电介质表面的非常薄的层(分子尺度)中。如图(2)所示。

(2)如果分子是极性分子，例如水分子，即使没有外部电场，其正电荷中心和负电荷中心也是分开的，分子的两端表现出不同的电学性质。通常由于热运动，大量分子电荷的极性取向是无序的，并且彼此的电性质相互抵消，因此净电荷不会出现在绝缘体的表面上。当存在外部电场时，极性分子的正负电荷端在电场力偶极矩的作用下扭曲，从而呈现出规则的排列(当然，由于热运动的影响，这不是绝对的规律，但只是比原来的无序更规则一点)，从而导致极化电荷出现在电介质的两个侧面上。如图(3)所示。

尽管电介质的极化现象类似于导体的静电感应现象(异质电荷出现在表面的两侧)，但有本质的区别。后者是导体中的*电荷定向移动，导体中出现短的宏观电流。前者只是绝缘体分子中电荷的分布发生了微观位移，绝缘介质中没有宏观电流。

哈哈，我真的很佩服你现在的耐心。说到这里，带电体吸引光和小物体的原因很容易解释，如图(4)所示:

当带电体靠近一个小光物体时，无论该小光物体是绝缘体还是导体，带电体产生的电场将通过极化或感应使不同的电荷在其近端和远端出现。库仑定律告诉我们，电荷间力的大小与点电荷间距离的平方成反比。显然，带电体对轻小物体的近端电荷的吸引力大于对远端电荷的排斥力，并且轻小物体接收的合力必须表示为吸引力。

当然，带电体对“大物体”也有吸引力，但轻的和小的物体更容易被吸引。