新知|“静静”,你咋这么对我“来电”
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新知|“静静”,你咋这么对我“来电”

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主笔、视频制作:于梅君

又到了静电这位老朋友前来拜访的季节,脱件毛衣一路火花带闪电,开个门被金属把手电得心慌,甚至和朋友递个东西也会被电一下……静电真是防不胜防,它是怎么形成的?有没有危险?有啥破解妙招?

古人怎么看待静电

秋天来了,静电也开始“四处潜伏”,总会在你毫无防备时“啪”地一声提醒你它的存在。

静电可不止让现代人烦恼。琥珀容易起电蒙尘,公元前 6 世纪就被古希腊哲学家记录过。我国西汉成书的《春秋考异邮》也记载:“玳瑁吸喏”,“喏”即草屑类轻小物体。西晋时张华撰写的《博物志》记载:“今人梳头、脱着衣时,有随梳、解结有光者,也有咤声。”意思是说梳头、穿脱衣服时,常出现摩擦起电情况,有时还能看到小火星、听到微弱响声。

明代科学家方以智认为,所有布料都能摩擦起电。他写道:“青布衣,大红西洋布及人身之衣,气盛者皆能出火。”此处的“气盛”,是那个时代对梳头发和穿脱衣服所产生静电现象的一种解释。

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静电这家伙来自何方

看了古人对“静电”的理解和认识,再来看看现代科学里的“静电”吧!

世界是由物质构成的,原子中存在着大量正电荷和负电荷。一般情况下,正负电荷处于平衡状态,它们构成的物体不带电。

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但不同原子中,电子活跃程度不同,如果两个本来不带电的不同物体,比如人体和地毯之间,发生了接触和摩擦,那么本来在人体上的一些电子,就会跑到地毯上。

由于地毯的绝缘性,这些电子就被牢牢困住,很难再转移到其他地方。这样,人体表面和地毯,就分别积累了过剩的正电荷或负电荷,从而呈现出带电性质。同样,脱毛衣、用塑料梳子梳头等各种动作,都可能让你的体表不知不觉带上正电。

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所谓“静电”,通俗来说就是积累下来、静止的电荷,我们平时说的“被电到”,则是人体积累的静电被释放的过程,也叫“静电放电”。被电到时看到的火花,则是这个瞬间电流所经过的路线。

闽南师范大学物理与信息工程学院洪清辉老师解释,静电的产生,多是由摩擦引起并大量储存的。另外,家电、电脑等产生的静电荷,也会被人体吸收并积存,再加上人们穿着厚厚的化纤衣物,使积存的静电难以释放,且皮肤表面缺少水分,皮内末梢神经容易受刺激而变得更加敏感。老年人皮肤比年轻人干燥,更容易受静电影响。

微不足道的静电,有时却能酿大祸

我们日常生活中遇到的静电伏数值都非常小,在安全值范围内。如果产生了电荷却不流动,就可能积累成灾。

像平时把我们弄得手指酥麻的那些小火花,电压能达到上万伏。其背后的物理公式是这样的:电荷量 = 电容×电压。

可以看出,电容和电压成反比,一个越小,另一个就越大。我们握手时,两手之间有一个极小的电容,所以只需少许电荷,就能产生一个高压把空气击穿,形成那个令我们颤抖的小电弧。不过大家不用怕,真正有杀伤力的是电流而非电压,生活静电的电荷量极小,所以电流也很微弱,不会致死致残。

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不过,如果把这个能击穿空气的小电弧放到危险场合,就可能酿成大祸。例如油罐车,如果装得不满,油在罐里晃荡就可能摩擦起电引发爆炸。2006年3月,辽宁省葫芦岛市的一家液化气站,就因人体静电引起液化气罐车突然着火。

早期油罐车都在车尾装一条铁链垂到地面上,现在防静电措施就更多了:铁链和轮胎采用导电橡胶,油罐内放置隔油板,减轻油料的冲击颠簸。在加油站,也有不少措施防静电,比如先放电再加油等。面粉厂这类粉尘严重的行业,除了明火之外,对静电也严防死守,因为静电可能导致粉尘爆炸。

在半导体行业,对静电更是如临大敌。工人在厂房里穿着超净服,衣服内编入导电细丝,鞋底掺入碳质的导电橡胶。即使在车间外围行走,也要穿防静电拖鞋。

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在印刷厂里,纸页之间的静电,会使纸页粘合在一起,难以分开,给印刷带来麻烦。在制药厂里,由于静电吸引尘埃,会影响药品达不到标准的纯度。

静电还会严重干扰飞机无线电设备,使飞机变成“聋子”和“瞎子”。常乘飞机的朋友可能会注意到,机翼上有许多尖尖的小刺,它们就是用来释放静电的,飞机和空气高速摩擦,必然会产生静电,于是利用静电在尖锐部位会向空中释放的原理,安装了这些小尖刺。

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静电有时也会危及某些人群的身体健康。神经衰弱、高血压、心脏病、精神病等患者,尤其是心脑血管疾病患者要适当防范静电。此外,静电会吸附的大量尘埃,其中就可能含有多种病毒、细菌与有害物质。

静电也有两面性,巧用也能创造价值

虽然大多数静电有害无益,但如果善加诱导,让它按照我们的意志行事,就能创造价值。

对静电最成功的使用案例应该是复印机。它先在半导体上布满静电,再用光照射不该有字的地方,把这里的半导体变成导体,消除此处的静电,留下未被照射的静电区域吸附碳粉。

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把大量电荷导入并约束在我们设计的位置,形成一个强大的电场,就可以加速带电粒子,研究基础物理和许多相关的学科。比起回旋加速器来,这种静电加速器的成本低,占地小,在世界上获得广泛应用。

让压电效应产生的静电流动起来,可以制造石英谐振器。这是石英表的核心部件,为人们的生活带来巨大便利。

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在喷涂行业,利用静电的同性互斥原理,可以使雾滴均匀分散。而当它们接近喷涂目标时,又能靠感应静电吸附上去。

荷兰一位科学家家还发明了一项利用静电吸附原理治理雾霾的技术,利用铜线圈通电制造静电场,然后借助这一静电场来吸附空气中的颗粒物,从而实现局部除雾霾的效果。

其设想是,可以把一些铜线圈埋置在城市公园的草坪等场所地下,人们只要一开按钮,对铜线圈通电,就会形成一个弱静电场,漂浮的一些雾霾颗粒,便会受静电场的作用而被吸落至地面,从而在空中开辟出一片“空气清新”的区域,落至地面的颗粒物可以进行压缩,同时也便于收集和清扫。

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防静电小贴士

01多穿丝绵少化纤,洗涤保管要注意

清洗毛衣、针织衫时,可提前用柔顺剂浸泡一遍。

02定时洗头勤打理,酒精产品需远离

做定型时尽量不使用含酒精产品。选择木头或骨质梳子可避免静电。

03勤洗手部去静电,各类乳液来保湿

多洗手,保持手部湿润,还可使用保湿效果好的护手霜、面霜、身体乳液。

04健康饮食多喝水,蔬菜水果样样齐

多吃蔬菜、水果、酸奶等酸性食品,多饮水。

05室内每天要通风,增加室内湿度

保持室内通风,最好使用空气加湿器,室内摆放一些花草绿植。

06.借助外物“放电”,车内用品选对材

触碰水龙头、门把手时,可先用抹布或钥匙碰一下,将静电导出再接触。同时注意车内保湿。座套、坐垫及脚垫,最好使用真皮或纯棉制品。