生活中的靜電現象與應用

張凌明

靜電是自然界中普遍存在的物理現象，它既可以為人類所利用，造福人類，也可以給人類造成麻煩，甚至危害，任何物質都是由原子組合而成，而原子的基本結構為質子、中子及電子，質子帶正電，中子不帶電，電子帶負電，在正常狀況下，一個原子的質子數與電子數數量相同，正負電平衡，所以對外表現出不帶電的現象，但是由于外界作用如摩擦或以其他能量，如動能、勢能、熱能、化學能等各種的形式作用會使原子的正負電不平衡，在日常生活中所說的摩擦起電實質上就是一種不斷接觸與分離的過程，有些情況下不摩擦也能產生靜電，如感應起電，熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射起電等，任何兩個不同材質的物體只要接觸后分離就能產生靜電，流動的空氣當然能產生靜電，為什么流動空氣會產生靜電呢？因為空氣也是由原子組合而成，流動的同時摩擦會產生靜電，所以可以這么說，在人們生活的任何時間、任何地點都有可能產生靜電，要完全消除靜電幾乎不可能，但可以采取一些措施控制靜電使其不產生危害。

有很多種物體在運動中，都可生成兩邊的端點帶有正負電荷的電場效應，當電荷量聚集達到數萬伏的高壓時，它就會向四周的其他物體產生電荷放電，這就是物體的摩擦起電狀態，在日常生活中，我們用梳子梳頭的時候頭發與梳子摩擦而產生靜電，可以看見頭發跟著梳子飄，毛發在高壓靜電場力的作用下形成射線狀，我們在冬天夜晚脫毛衣的時候，也常常會發現一種閃光效應和“噼噼啪啪”聲響，這就是因為衣服摩擦而產生的靜電放電現象，有時候我們去摸一件東西的時候，突然被電到了一下，也是因為靜電，如我們在觸摸“貓或狗”的皮毛時，你會受到微量的“電擊”；如我們步行一段路，用鑰匙去開門的時候或摸門把手的時候觸及金屬物后放電，烘衣服產生靜電，用烘衣機烘衣服時，衣服在干熱的空氣中摩擦造成衣服上帶有靜電，穿時還會有黏在身上不舒服的感覺。

靜電可以被人們利用，如利用靜電在物體上噴涂液體或固體涂料，即靜電噴涂，它的原理是設法使精細的液滴飛離噴嘴時帶上同種電荷，彼此排斥，并在電場力的作用下飛向工作電極的工件，這樣就能比較均勻地沉積于工件表面。

如靜電除塵是氣體除塵方法的一種，含塵氣體經過高壓靜電場時被電分離，塵粒與負離子結合帶上負電后，趨向陽極表面放電而沉積，靜電除塵空氣凈化器利用高壓直流電場使空氣中的氣體分子電離，產生大量電子和離子，在電場力的作用下向兩極移動，在移動過程中碰到氣流中的粉塵顆粒和細菌使其荷電，荷電顆粒在電場力作用下與氣流分向相反的極板做運動，在電場作用下，空氣中的自由離子要向兩極移動，電壓愈高、電場強度愈大，離子的運動速度愈快，由于離子的運動，極間形成了電流，開始時，空氣中的自由離子少，電流較小，電壓升高到一定數值后，放電極附近的離子獲得了較高的能量和速度，它們撞擊空氣中的中性原子時，中性原子會分解成正、負離子，這種現象稱為空氣電離，空氣電離后，由于連鎖反應，在極間運動的離子數大大增加，表現為極間的電流（稱之為電暈電流）急劇增加，空氣成了導體，高強電壓捕獲附帶細菌顆粒，瞬間導電擊穿由蛋白質組成的細胞壁，達到殺滅細菌吸附除塵。

激光打印機，靜電對于激光打印機的工作時非常重要的，它是利用正、負電荷互相吸引的原理制成的，主要工作過程如下：1.計算機傳送指令給激光打印機的微處理器，微處理器依照指令控制光源的目標和持續時間，2.在打印機內部，有一個表面覆蓋了一層光敏半導體硒的圓柱體，稱為“硒鼓”，在不受光照時，硒是絕緣體，當硒鼓旋轉時，被噴射電子，帶上負電荷，3.根據微處理器接收到的指令，光射到硒鼓的部分表面，被光照到的部分，硒變成導體，電荷被導走，不再帶電，由此，在硒鼓上留下了帶負電的“靜電潛像”，4.在硒鼓滾動的過程中，“靜電潛像”吸引不帶電的墨粉，墨粉中含有碳粒，硒鼓上帶的電荷越多，印出的黑色越濃，5.打印紙在一個電極的作用下攜帶正電荷，受到硒鼓滾壓后“吸走”了鼓上的墨粉（即圖象）。

靜電有時也給人類生活和生產帶來很多危害和麻煩，以下從兩個方面進行說明：

常見的靜電危害

1.雷雨云的雷鳴閃電，全球大約每秒鐘有100余次雷電，可造成人畜傷亡、擊毀樹木房屋、造成停電事故、造成飛行事故、引起森林大火、干擾無線電通信等，每年都給造成巨大損失。

2.在存放易燃易爆品或產生粉塵、油霧較多的生產場所，靜電火花極易點燃這些易燃物質，引起爆炸和火災，甚至在外科手術臺上也曾出現過靜電火花引發的乙醚爆炸事件。

3.靜電放電可能引起電子設備的故障，造成電磁干擾，靜電放電還可能導致火箭和衛星發射失敗，干擾航天飛行器的運行。

4.靜電放電可以擊穿集成電路和精密的電子元件，或者促使元件老化，降低生產成品率，在電子計算機的機房中，人體帶電可能妨礙電子計算機正常運行。

工業中的靜電危害

1.電子工業：吸附灰塵，造成集成電路和半導體元件的污染，降低成品率。

2.膠片和塑料工業：使膠片或薄膜收卷不齊；膠片、cD塑盤沾染灰塵，影響品質。

3.造紙印刷工業：紙張收卷不齊，套印不準，吸污嚴重，甚至紙張黏結，影響生產。

4.紡織工業：造成根絲飄動、纏花斷頭、紗線糾結等危害。

知道了靜電產生的原理，我們可以適當地進行預防，最簡單又最可靠的辦法是用導線把設備接地，這樣可以把電荷引入大地，避免靜電積累，例如我們經常看到油罐車的尾部拖一條鐵鏈，這就是車的接地線，例如開車前可以先洗個手消除人體靜電，少開循環空調，少用化纖用品，用稀釋后的甘油把車身擦一遍，可讓車輛保持一段時間的無靜電。