負電 ； 當 它們 欠缺 電子 時 ， 我們 說 它們 帶 正電 。 當 你 用 一 條 絲綢 摩擦 玻璃 時 ， 你 是 把 許多 的 電子 「 擦掉 」 ， 所以 玻璃 變成 帶 正電 。 當 你 用 一 塊 絲綢 摩擦 琥珀 或 硬 橡皮 時 ， 它們 會 從 絲綢 上 蒐集到 電子 ， 因而 帶 負電 。 在 大多數 的 金屬 中 ， 大量 的 電子 可以 一起 逃離 它們 的 原子 ， 並且 幾乎 是 毫無 拘束 地 在 各 原子 間 遊走 。 這些 電子 特別 容易 受到 外在 電荷 （ 不論 是 正 或 負 ） 的 影響 。 當 這樣 的 外在 電荷 出現 時 ， 這些 電子 就 會 朝 它們 移動 或 遠離 它們 ， 因而 產生 「 電流 」 。 關於 電流 我 還 有 許多 要 說 的 ， 但 目前 我 只 打算 告訴 你 ， 我們 稱 這樣 的 材料 為 導體 ， 因為 它們 可以 輕易 地 傳導 帶 電 粒子 （ 讓 這些 粒子 可以 移動 ） 。 就 眼前 這 個 例子 來 說 ， 帶 電 的 粒子 是 電子 。 （ 離子 也 可能 產生 電流 ， 但 在 固體 中 行不通 ， 所以 它們 無法 在 金屬 上 產生 電流 。 ） 想到 這些 電子 已經 做好 準備 ， 隨時 可以 移動 ， 或 針對 外界 的 正電荷 或 負 電荷 而 做出 反應 ， 我 就 覺得 很 興奮 。 在 絕緣體 中 ， 很少 發生 這樣 的 事 ； 所有 的 電子 都 被 牢牢 看管 在 它們 各自 的 原子 裡 。 但 那 可 不 表示 絕緣體 （ 尤其 是 常見 的 那 種 橡皮製 、 不 導電 的 氣球 ） 就 沒 什麼 好玩 的 。 你 可以 為 自己 準備 一 包 氣球 （ 愈 細 的 效果 愈 好 ， 例如 平常 用來 製作出 動物 形狀 的 那 種 長條型 氣球 就 很 合適 ） ， 來 驗證 我 以上 所 說 的 這些 現象 。 因為 大多數 讀者 手 邊 拿 不 到 玻璃棒 ， 所以 我 本來 希望 可以 用 水杯 、 酒瓶 ， 甚至 燈泡 之類 的 東西 來 代替 它 ， 但是 我 再 怎麼 努力 都 沒 能 成功 。 那麼 ， 為什麼 不 試試 塑膠製 或 硬 橡皮製 的 大 梳子 呢 ？ 你 最好 也 準備 一 塊 絲綢 ， 例如 一 條 舊 領帶 或 圍巾 ， 或是 你 親愛的 另一半 一直 想 叫 你 丟掉 的 夏威夷 短褲 。 不過 ， 如果 你 不 介意 頭髮 亂掉 （ 為 了 科學 ， 誰 會 在乎 這些 ？ ） ， 你 也 可以 使用 你 自己 的 頭髮 。 還 有 ， 你 需要 把 一 張 紙 撕成 數十 個 小 碎片 。 數目 不 重要 ， 但是 它們 必須 很 小 塊 ， 大概 像 美金 一角 或 一 分 （ 和 台幣 一 元 硬幣 差不多 大 ） 那麼 小 。 就 像 所有 的 靜電 實驗 一樣 ， 這些 實驗 在 冬天 （ 或 在 沙漠 的 午後 ） 做 效果 最 好 ， 因為 那時 空氣 比較 乾燥 而 非 充滿 溼氣 。 為什麼 ？ 因為 空氣 本身 不 是 導體 ， 事實 上 它 是 很 好 的 絕緣體 。 然而 如果 空氣 中 有 不少 水氣 時 ， 電荷 就 會 流失 ， 其 理由 有點 複雜 ， 我們 不 在 這裡 討論 。 溼 空氣 不會 讓 電荷 累積 在 玻璃棒 、 衣物 、 氣球 或 你 的 頭髮 上 ， 反倒 會 漸漸 地 把 電荷 帶走 。 這 就 是 為什麼 只有 在 空氣 非常 乾燥 時 ， 你 才 會 有 被 電到 的 困擾 。 看 不 見 的 感應 把 材料 都 擺好 ， 準備 來 體驗 一些 奇妙 的 電學 現象 吧 。 首先 ， 拿起 梳子 用力 梳 頭髮 讓 它 帶 電 ， 不過 你 要 確定 頭髮 是 乾 的 。 或者 ， 你 也 可以 用 一 塊 絲綢 摩擦 它 。 從 摩擦 帶 電 序列 ， 我們 知道 梳子 會 得到 負 電荷 。 現在 ， 暫停 一下 ， 回答 這 個 問題 ： 當 你 拿 梳子 靠近 那 堆 碎紙片 時 ， 會 發生 什麼 事 ？ 為什麼 ？ 如果 你 的 回答 是 「 不會 發生 什麼 事 」 ， 我 很 可以 理解 。 接著 ， 把 梳子 擺在 你 那 一 小 堆 紙片 上方 十來 公分 的 地方 。 慢慢 地 把 梳子 往 下 移 ， 觀察 發生 了 什麼 事 。 非常 奇妙 ， 不 是 嗎 ？ 再 試 一 次 ， 這 絕不 是 碰巧 發生 的 現象 。 有 些 紙片 會 跳到 你 的 梳子 上 ， 黏 在 上面 一下子 ， 然後 又 掉下來 ， 另 一些 則 牢牢 附 在 梳子 上 。 事實 上 ， 如果 你 多 玩 幾 次 這 個 梳子 與 紙片 的 遊戲 ， 你 就 有 可能 讓 那些 紙片 站立起來 ， 甚至 在 桌面 上 跳舞 。 到底 發生 了 什麼 事 ？ 為什麼 有些 紙片 會 黏附 在 梳子 上 ， 有些 則 是 跳起來 ， 碰到 梳子 後 又 掉下來 ？ 這些 是 很 棒 的 問題 ， 答案 也 很 妙 。 事情 是 這樣 的 ： 梳子 上 的 負電荷 排斥 紙 原子 裡 的 電子 ， 以至於 雖然 這些 電子 不 是 自由 的 ， 但 它們 會 花 較多 的 時間 在 原子 的 遠 端 。 當 它們 這麼 做 時 ， 原子 靠近 梳子 這 一 端 的 部分 就 會 比 原本 帶 稍微 多 一點點 的 正電 。 於是 ， 紙片 較 偏 正電 的 一 邊 或 一 側 就 會 被 梳子 的 負電荷 吸引 ， 而 這些 非常 輕 的 碎紙片 會 往 上 跳 向 梳子 。 為什麼 它們 之間 的 吸引力 會 贏過 梳子 的 負電荷 與 紙片 的 電子 之間 的 排斥力 ？ 這 是 因為 ， 兩 個 電荷 之間 的 排斥力 （ 以及 吸引力 ） 雖然 正 比 於 電荷 的 強度 ， 但 同時 也 反比於 兩 者 距離 的 平方 。 我們 稱 這 個 結果 為 「 庫侖 定律 」 （ Coulomb ’s law ） 。 它 是 根據 發現 這 現象 的 法國 物理學家 庫侖 （ Charles-Augustin de Coulomb ） 而 命名 的 。 你 應該 已經 注意到 這 個 定律 和 牛頓 的 萬有引力 定律 非常 類似 。 請 注意 ， 我們 也 把 電荷 的 基本 單位 稱為 庫侖 ， 而 單位 正 電荷 是 +1 庫侖 （ 大約 是 6 × 1018 個 質子 ） ， 而 負 電荷 是 –1 庫侖 （ 大約 是 6 × 1018 個 電子 ） 。 庫侖 定律 告訴 我們 ， 正 電荷 與 負電荷 之間 距離 的 微小 改變 ， 也 可能 帶來 巨大 的 效應 。 或者 ， 換 個 說法 ， 較 近 的 電荷 所 產生 的 吸引力 ， 比較 遠 的 電荷 所 產生 的 排斥力 來得 大 。 我們 稱 這 整 個 過程 為 「 感應 」 （ induction ） ， 因為 當 我們 把 帶 電 的 物體 移近 一 個 中性 的 物體 時 ， 我們 是 在 它 的 近端 和