靜電的產生、危害和利用

鄭子朔

摘 要：靜電是人們很熟悉的一種現象，但是許多人對靜電的印象、知識停留在脫化纖衣服時會產生電火花這樣的概念上，實際上靜電不僅僅是這樣，它有許多的應用，如果處理不當，也可能造成重大的危害。本文將簡要介紹靜電的產生、危害和人們對它的利用。

關鍵詞：靜電 危害防護 應用技術

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）05-0-01

日常生活中，靜電隨處可見，門把手、梳頭、脫衣服都能夠聽到靜電啪啪的響聲，如果在黑暗的環境中，還能夠看到火花，這就是人們對靜電的一般印象。但是靜電不僅僅是這么簡單的現象，它利用的好是人類的好幫手，利用不當就是瘋狂的野獸。

一、靜電的產生

靜電產生的原因是多方面的，具體有以下幾種：1.摩擦起電。具體表現為脫化纖類的衣服時，黑暗中可以觀察到電火花。其原理是兩種不同物質緊密接觸且有相對運動的時候，會產生電荷的轉移，從而使它們各自表面出現異種電荷。2.靜電感應。由于電場的存在，導體內部產生了電荷的定向運動，導致導體表面的電荷積聚。3.電離起電。當物體處于強電場中的時候，分子和原子可能發生電離，在電場力的作用下，正負離子做定向運動積聚，形成靜電。

靜電是很奇妙的，普通人可能意識不到，人們身上帶的靜電電壓可能高達數萬伏。為什么會有如此高的電壓呢？電容、電壓和電量有這樣的關系。而電容與極間距離d有關。當物體緊密接觸時，如間距為2.5×10-8厘米，此時接觸電位差很小，當兩極距離增大到0.1厘米時，距離增大為原來的40萬倍，電容縮小為原來的40萬分之一，這樣即使原來的電位差只有0.01伏，此時也有4000伏了[1]。因此數萬伏的靜電電壓是不足為奇的。電壓雖高，電流極小，總能量很小，不會致命，但是有研究表明電壓過高也會對人的心理和生理造成一定的影響。

二、靜電的危害

靜電的危害主要來源于帶電體的相互作用。如飛機在高空中與空氣、水汽、灰塵不斷摩擦，使飛機的機體帶電，如果不能及時的清除，會對飛機上的無線電系統的正常使用造成嚴重的干擾。印刷場中，紙頁之間的靜電會使紙頁粘合在一起，印刷時造成極大的不便。制藥行業中，靜電吸引塵埃，會使藥品的純度達不到標準。生活中，各種顯示器表面極其容易吸引灰塵和油污，形成一層薄膜，顯示的清晰度和亮度都會受到影響。

靜電放電會產生電火花，非常容易引燃易燃物體引起爆炸事件。手術臺上，靜電火花可以引燃麻醉劑，傷害醫生護士和病人。煤礦下，靜電可能引起瓦斯爆炸，導致工人受傷，嚴重的可能導致礦井垮塌。進行粉體的運輸，需要嚴格進行防靜電的措施。粉體在空氣輸送、皮帶傳送、或過篩過程中會受到很多摩擦，一個小小的火花也能造成巨大的損失。

防治靜電應該注意以下幾點：1.接地。接地是消除靜電最基本的辦法，被廣泛的應用于各種地方，飛機著陸時的輪胎能夠快速將飛機上的靜電導入大地，大型家用電器使用的三項插頭中也有一條是接地的。但是接地要注意連接線需要足夠牢固，并且保持足夠的機械強度，不然可能會產生火花；2.防止人體帶靜電。當感覺到經常發生人體帶電現象的時候，應該注意提升空氣的濕度。除此之外，可以穿非化纖的衣服，穿防靜電鞋或是導電橡膠鞋，孕婦和幼兒應該特別注意防止靜電；3.防雷電破壞。雷電是氣流與云層中水滴摩擦產生的高壓靜電放電而形成的，高壓帶電云層經過建筑物附近時，會急劇放電，產生閃光與雷鳴，能夠在瞬間釋放出巨大的能量，產生強大的破壞力。雷電發生的時候，人要盡量呆在室內，關閉電器，避免出現在雷電容易到達的場所，如大樹下、孤立的亭子、山頂和空曠的地方。

三、靜電的利用

1.靜電復印

靜電復印是利用感光鼓材料在暗處時電阻大，呈絕緣體，在光照時電阻小，呈導體的特性進行工作。它先利用高壓使空氣分子電離，正離子向絕緣感光鼓運動，使其表面均勻攜帶一層正電荷。然后利用光學系統將文稿投射在感光鼓表面，對已充電的感光鼓進行曝光，使用全光照射區表面的電荷因放電而消失；無光照的區域（原稿的線條和墨跡部分）電荷依然保持，從而在感光鼓上形成表面點位隨圖像明暗變化而起伏的靜電潛像，再利用靜電潛像對磁性墨粉進行控制實現文稿復制[2]。

2.靜電除塵

利用強大的靜電場電離空氣，空氣被電離形成正離子和電子，空氣中的塵埃遇到電子之后帶負電，會在電場的作用下向正極移動，在正極處積聚。經過發展現在也有使用負極集塵的方式。靜電除塵適用于空氣中塵埃比較細小的環境，主要用于收集以煤作為燃料的工廠煙氣中的煤塵和粉塵。

3.靜電噴涂

靜電噴涂主要分為高壓靜電噴涂和摩擦靜電噴涂等。高壓靜電噴涂由一套比較復雜的系統來確保噴嘴部分保持足夠的電壓。正常工作的時候，接通的低壓電源經過層層升高轉換成為高壓電，在噴嘴部分的電暈放電電極或是環狀電極上使周圍的空氣離子化。粉末涂料由壓縮空氣輸送到噴嘴，在此時霧化噴出，穿過電場時帶上負電。在壓縮空氣和電場力的共同作用下飛向工件的表面，形成均勻的涂膜。高壓靜電噴涂的利用率極高，可以達到80-90%。摩擦靜電噴涂的主要原理是兩種不同的非導體在相互摩擦的時候產生相反的電荷，使涂料帶上靜電荷。噴槍內壁使用聚四氟乙烯（PTFE）作為摩擦材料，當涂料進入噴槍內壁時，由于劇烈的摩擦，涂料粒子帶上正電，在氣流的推力下飛向工件，吸附在工件表面，經過烘烤固化。兩種方式的不同之處在于高壓靜電噴涂需要加上電壓，而且兩者的涂料攜帶的電荷種類不同。

4.靜電植絨

將具有一定導電性的絨毛放在高壓電場中，涂有黏合劑的需要植絨的物體放在零電位或接地條件下，絨毛受到吸引，垂直植入黏合劑涂層的表面，形成一層豎立的絨毛載體產品[3]。這就是靜電植絨的工作原理。

靜電是一種常見的現象，但是不代表人們對它有足夠的了解。長時間攜帶靜電可能導致人體的pH值升高，鈣排泄量增高，但是身體帶電也會對某些皮膚病有治療作用。總的來說，增進對靜電的理解，可以提升人們的生活品質。

參考文獻

[1]張志友. 靜電的特點及對策[J]. 遼寧教育行政學院學報，2009，（02）：136.

[2]任紅蕪. 靜電的利弊及防護[J]. 科技信息，2009，（25）：483.

[3]竇美霞. 淺談靜電的應用技術及危害防護[J]. 職業，2017，（20）：114.