立冬的到来与北方供暖的开始,可谓是冬天来临的两大标志。一到冬天,似乎人人都可以变成一只行走的人形皮卡丘:开个车门、按个电梯、脱个衣服什么的,经常噼里啪啦一路火花带闪电。这其实是我们身上携带的静电击穿了空气,正在进行放电

既然都能击穿空气了,那静电的电压自然也低不了,通常我们身上的静电都能达到上千、甚至上万伏特。这么高的电压,难道就不会电死人吗?

imgur

静电能量有多大?

生活中的静电,一般是通过摩擦产生的,在这个过程中,电子从一个物体的表面转移到了另一个物体的表面,形成了静电。而日常材料之间能够转移的电子数极其有限,因此静电的电荷量也很小,大概只有几微库仑(量级:10-6)。

静电的电量如此之小,为什么电压却可以那么高?原因就在于下面这个公式:

我们的身体和周围的环境可以看作是形成了一个能储存电量的电容器。虽然静电的电量小,但这个电容器容纳电量的能力更差呀,大约只有几百皮法(量级:10-10)的样子。做了上面这个除法之后,电压轻轻松松就能达到几千伏特以上。虽然电压可以如此之高,但受限于极低的电荷量,静电的能量一般只有几十到几百毫焦耳(量级:0.01~0.1),可以说是少得可怜了

静电对人体有害吗?

静电对人体是否有伤害取决于以下几个因素。

01

通过人体电流的大小和通电时间的长短:

以我们开门的那一瞬间为例。在手部与金属把手距离足够近的时候,人体身上的高压静电击穿了手和门把手之间的空气,开始了放电的过程。

这个过程极其短暂,甚至短于一微秒(量级:10-6特殊符号!)。我们身上的所有电荷都在这一瞬间奔腾了出去,根据电流的计算公式

这一瞬间产生的瞬时电流其实是十分庞大的,甚至远远超过了人体的安全电流。1996年曾有科学家做过实验:在1000V的静电条件下,让人弯着手臂拿着5cm的钥匙进行放电,测量整个过程中的放电电流,测量出的峰值电流甚至达到了8A!(理论计算值为11A)

图 | [3]

不过成也萧何败也萧何,极短的放电时间导致了如此强大的电流,但也正因为时间如此之短,因而电流根本来不及对我们造成足够的伤害。往往等我们感觉到被电了的时候,身上的静电早已被消耗殆尽。

02

电流在人体内的传播路径

静电主要是通过尖端放电的形式来释放,也就是说越尖锐的地方越容易发生放电。通常情况下,我们被电到的部位就是手指了,所以也不会有很大的伤害,顶多就是有一瞬间的刺痛感

就这种手指对手指的姿势,最容易被电了 | Nokia

综合以上几点:我们身上产生的静电空有着唬人的高电压,不过到了要伤人的时候,它就显得有些力不从心了(但自然界中还是存在着足以伤人的静电:闪电)。

Wuli 静电还有其他杀伤力

虽然静电这小妖精很难直接对人体造成伤害,但它可以借助别的力量来兴风作浪!在日常生活、工业生产当中,静电造成的事故屡见不鲜。放电产生的火花可能会引起可燃物的起火和爆炸。

2007 年7月,美国堪萨斯州巴顿溶剂厂发生爆炸并引发了大火,摧毁了整个油库,美国化学品安全委员会调查发现,静电正是这起事故的罪魁祸首。

事故现场的大火 | csb.gov

加油站因为静电而引发的事故更是比比皆是。为了避免油罐的金属外壳携带静电,油罐车的后面都会有一条小尾巴垂到地上,目的就是将运送途中产生的静电都传导到大地上,消除静电。

汽车后面悬垂的静电带

对于精密的电子设备来说,静电就如同致命的毒药。现在的电子产品都有着高度集成化的电路,内部的排列十分紧密。上千伏特的静电可以瞬间将电路中的敏感器件击穿,造成损坏;静电还会吸附尘埃,间接地导致短路现象的发生。即使现在的电子设备都具备一定的抗静电干扰能力,但先排静电再操作手机电脑等设备还是很有必要的流程!

避免静电看这里

要想避免静电,可以选择穿天然纤维织成的衣物,比如棉、丝、麻等等;室内湿度高的时候,静电也不容易产生;开家门前可以用手摸摸墙体,开车门前可以摸摸门框;或者还可以用钥匙的尖端接触金属物体来进行放电。

画师保罗先生

参考资料

1. 李怀伦. 浅析电流频率对人体电击伤害的影响[J]. 现代物理知识, 2016(5):36-37.

中华人民共和国国家标准GB_T 13870.1-2008 《电流对人和家畜的效应》

2.Pommerenke D, Aidam M. ESD: waveform calculation, field and current of human and simulator ESD ☆[J]. Journal of Electrostatics, 1996, 38(1–2):33-51.

2.https://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity

3.https://www.csb.gov/csb-finds-static-spark-set-off-fire-and-explosions-at-barton-solvents-des-moines-facility-investigation-finds-equipment-not-intended-for-flammable-service-or-properly-bonded-and-grounded/

一个AI

不用担心我,我的机身导电的。

本文来自果壳,谢绝转载.如有需要请联系sns@guokr.com

(欢迎转发到朋友圈~)

果壳

ID:Guokr42

整天不知道在科普些啥玩意儿的果壳

我觉得你应该关注一下