英国物理学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）在18世纪中期发明了第一个验电器。随着验电器的发明，电场的概念形成了。什么是电场？电场是在两个或多个带电粒子之间存在吸引力或排斥力的区域。就像地球上存在重力场一样（所有有质量的物体都受到地球的吸引），电场中的带电物体之间存在着相互的电吸引力或电排斥力。高斯定律被用来描述什么？高斯定律描述了带电电荷与周围电场的强度和分布之间的关系。

这个定律是以卡尔·弗里德里希·高斯（Carl Friedrich Gauss）的名字命名的，高斯是一位数学家，但他却将非凡的数学技巧应用在19世纪早期他所做的天文学和物理学的实验中。范德格拉夫发电机什么是范德格拉夫发电机？范德格拉夫发电机是以美国的制造者罗伯特·杰米森·范·德·格拉夫（Robert Jemison Van de Graaff）的名字命名的。这种发电机是全世界物理课堂和博物馆里电子展示中最精彩的装置。

范·德·格拉夫于1931年发明了这个装置，它包括一个绝缘的塑料管和上面的中空金属球，在管子里有一根橡皮带可以从发电机底部垂直连到金属球上。橡胶带将负电荷顺着管子移至金属球上。铁梳用来抓住电荷并将它们分布到金属球的外部。

在球体上堆积的大量负电子可以达到几百万伏特。当人们碰到范德格拉夫发电机时会发生什么情况？当范德格拉夫发电机的金属球充电时，带电的电荷堆积在球体上，电荷间彼此排斥。此时人接触到发电机时，电荷就会传导到人的身体上。最终，人的身体会充满带电的电荷。

因为头发上的电荷相同而产生排斥，人的头发就会立起来。这并不会对人造成伤害，因为经过人体的电流并不足以对人体造成伤害。如果范德格拉夫发电机导电时人碰到会发生什么？范德格拉夫发电机的球体是由绝缘体（空气）包围的导体。电荷充电后有强大的力量要离开金属球，但是由于存在空气这个绝缘体而不能实现。然而，当带有正电的物体或者不同电压的物体靠近范德格拉夫发电机时，负电荷就会跳出空气隙与正电荷结合。

当人靠近正在导电的范德格拉夫发电机时，人就会受到电击。在人体的末端（如手指或鼻子）与发电机之间会出现小型的闪电。尽管这会带来疼痛，但是它对人体并没有伤害。这是在物理课堂上常做的小游戏，这种游戏用的是典型的范德格拉夫发电机，而不是研究室或博物馆中的大型发电机。在范德格拉夫发电机金属球上有成千上万伏特的电，在球体内部有多少电？答案是零。当负电荷离开橡胶带时，它们马上到达了球体的外围。

负电荷会远离彼此，这就是它们为什么会达到范德格拉夫发电机的最外围。