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天冷了,你感受到静电了吗?

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在我们的日常生活中,你一定感受过静电。比如,和朋友握手时会有触电感;早上梳头时,头发会“飘起来”;天冷脱毛衣时,毛衣会噼啪作响……这些都是静电而产生的现象。

关于静电还有哪些有意思的知识,我们一起来看看吧。

图源:soogif

静电是什么?

顾名思义,静电(static electricity)就是静止状态的电,也就是电荷聚集在物体表面并处于静止或不流动状态。

我们生活中常见的静电是怎么产生的呢?众所周知,我们世界中的大部分物质是由一个个分子组成的,而分子又是由不同的原子构成。

图源:拍信创意

通常情况下,物体中的电子环绕在原子核的周围运动,因不同物体中的原子核对电子吸附能力不同,电子会在物体间转移,失去电子的物体带正电,获得电子的物体带负电。

例如,摩擦起电就是通过反复的接触,把电子从一个物体上“蹭”到另一个物体上,堆积电荷,从而产生了静电。

图源:soogif

如果没有形成导体通路,静电就不会从一个物体转移到另一物体。一旦与其它物体形成通路,静电就会以电流形式发生转移,也就产生了放电现象。

比如,我们在冬天脱毛衣时,有时会听到“噼噼啪啪”的声音,甚至还会看到小火花,这就是典型的静电放电现象。因为天气干燥,导致空气的导电性下降,物体表面更容易积累电荷。我们在脱毛衣时,毛衣与身体摩擦积累电荷,当电荷积累到一定程度时,就会通过空气进行转移并且释放到空气中,完成放电,同时产生火花。

图源:soogif

静电有害吗?

首先要知道,静电的产生和积累基本上是无法避免的。大量的静电积累会产生很高的电压,有时会使人体皮肤受伤害,有时还会对工业生产造成影响。

比如在精密仪器和芯片的生产过程中,如果工程师身上带有静电,就有可能击穿芯片或电容,造成产品良品率下降;在药品生产的过程中,静电容易吸附尘埃,可能会使药品的纯度不达标;在易燃易爆或粉尘富集的工作区域,静电甚至能引起火灾和爆炸。

接地线丨图源:Theerapong28/dreamstime/IC photo

不过在日常生活中,大家经常是在接触其他物体(例如门把手、其他人等)时被“电”到,产生被电击的不适感。另外,我们在工作和学习过程中长期使用电脑,而电脑屏幕所产生的静电会大量吸附空气中的粉尘,进而刺激人眼和面部皮肤,长期处于此环境中可能会引起眼部不适和皮肤问题。

静电怎么消除?

消除静电(积累的电荷)主要可以通过三个办法:1.减少摩擦;2.增加导电性;3.中和积累的电荷。

如果要减少摩擦,最直接的办法就是减少物体的接触。比如不要穿毛皮或者化纤的衣服。另外,衣服柔顺剂和防静电喷雾的一部分工作的原理也是通过柔顺衣服纤维,减少摩擦来达到的。

图源:拍信创意

但在实际生活中,我们更多的是运用第二种办法——增加导电性,来消除静电。

在涉及电子和芯片生产的工厂以及制药厂中,生产车间的工程师一般会穿着防静电服、防静电鞋以及佩戴静电手环来消除静电。这些装备具有良好的导电性能,可以将身体表面携带的静电第一时间传导至地面,以达到消除静电的效果。

图源:atsawin1002/adobe/IC photo

我们自己也可以通过一系列相同原理的小“招数”来消除身上的静电。

比如,冬天在房间里使用加湿器,增加空气湿度,增加空气的导电性,可以有效缓解静电积累(防静电喷雾的另一部分作用原理也是如此);使用润肤露,保证身体皮肤的湿度,增加皮肤的导电性,也能有效的减少身上的静电;在冬天推开金属门前,可以先把手掌整体贴在墙面上,或者整个手掌握住钥匙再接触金属门,均可有效消除静电。

图源:重庆科技馆

而第三种通过电荷中和消除静电的方法在生活中一般没有使用。

如何利用静电?

静电或多或少给我们的生活带来了一些影响,但只要充分了解静电的性质,静电也可以为人类服务。

从去年到今年肆虐全球的新冠疫情,让全世界人民都知道了佩戴口罩对于防止疫情蔓延的重要性。口罩之所以能够隔绝病毒,其中最核心的部分就是口罩中间层(通常为蓝色)的静电熔喷布。通过驻极化工艺,给熔喷布驻极静电,利用静电可以吸附细小尘埃的特性,把带病毒微粒和尘埃吸附在熔喷布表面,达到过滤病毒的目的。

这也是为什么口罩的存放需要防潮,而且使用一段时间后需要及时更换,因为口罩中间的熔喷布携带的静电流失后,防护效果将大大下降。

除此以外,静电复印、静电印花、静电喷涂、静电除尘等技术也已经在工业生产中得到广泛应用。

我国从20世纪60年代开始,就开展了对静电的一系列研究工作,并于1981年成立了中国物理学会静电专业委员会。通过研究静电的特性和危害,静电学作为一项专门的学科,被广泛应用于电子工业、石油工业、纺织工业、兵器工业以及航天航空等领域。

作者介绍

胡安邦,核工程专业。

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编辑:任雅琳

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