生活中的静电现象与应用

张凌明

静电是自然界中普遍存在的物理现象，它既可以为人类所利用，造福人类，也可以给人类造成麻烦，甚至危害，任何物质都是由原子组合而成，而原子的基本结构为质子、中子及电子，质子带正电，中子不带电，电子带负电，在正常状况下，一个原子的质子数与电子数数量相同，正负电平衡，所以对外表现出不带电的现象，但是由于外界作用如摩擦或以其他能量，如动能、势能、热能、化学能等各种的形式作用会使原子的正负电不平衡，在日常生活中所说的摩擦起电实质上就是一种不断接触与分离的过程，有些情况下不摩擦也能产生静电，如感应起电，热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等，任何两个不同材质的物体只要接触后分离就能产生静电，流动的空气当然能产生静电，为什么流动空气会产生静电呢？因为空气也是由原子组合而成，流动的同时摩擦会产生静电，所以可以这么说，在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电，要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其不产生危害。

有很多种物体在运动中，都可生成两边的端点带有正负电荷的电场效应，当电荷量聚集达到数万伏的高压时，它就会向四周的其他物体产生电荷放电，这就是物体的摩擦起电状态，在日常生活中，我们用梳子梳头的时候头发与梳子摩擦而产生静电，可以看见头发跟着梳子飘，毛发在高压静电场力的作用下形成射线状，我们在冬天夜晚脱毛衣的时候，也常常会发现一种闪光效应和“噼噼啪啪”声响，这就是因为衣服摩擦而产生的静电放电现象，有时候我们去摸一件东西的时候，突然被电到了一下，也是因为静电，如我们在触摸“猫或狗”的皮毛时，你会受到微量的“电击”；如我们步行一段路，用钥匙去开门的时候或摸门把手的时候触及金属物后放电，烘衣服产生静电，用烘衣机烘衣服时，衣服在干热的空气中摩擦造成衣服上带有静电，穿时还会有黏在身上不舒服的感觉。

静电可以被人们利用，如利用静电在物体上喷涂液体或固体涂料，即静电喷涂，它的原理是设法使精细的液滴飞离喷嘴时带上同种电荷，彼此排斥，并在电场力的作用下飞向工作电极的工件，这样就能比较均匀地沉积于工件表面。

如静电除尘是气体除尘方法的一种，含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积，静电除尘空气净化器利用高压直流电场使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒和细菌使其荷电，荷电颗粒在电场力作用下与气流分向相反的极板做运动，在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动，电压愈高、电场强度愈大，离子的运动速度愈快，由于离子的运动，极间形成了电流，开始时，空气中的自由离子少，电流较小，电压升高到一定数值后，放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，它们撞击空气中的中性原子时，中性原子会分解成正、负离子，这种现象称为空气电离，空气电离后，由于连锁反应，在极间运动的离子数大大增加，表现为极间的电流（称之为电晕电流）急剧增加，空气成了导体，高强电压捕获附带细菌颗粒，瞬间导电击穿由蛋白质组成的细胞壁，达到杀灭细菌吸附除尘。

激光打印机，静电对于激光打印机的工作时非常重要的，它是利用正、负电荷互相吸引的原理制成的，主要工作过程如下：1.计算机传送指令给激光打印机的微处理器，微处理器依照指令控制光源的目标和持续时间，2.在打印机内部，有一个表面覆盖了一层光敏半导体硒的圆柱体，称为“硒鼓”，在不受光照时，硒是绝缘体，当硒鼓旋转时，被喷射电子，带上负电荷，3.根据微处理器接收到的指令，光射到硒鼓的部分表面，被光照到的部分，硒变成导体，电荷被导走，不再带电，由此，在硒鼓上留下了带负电的“静电潜像”，4.在硒鼓滚动的过程中，“静电潜像”吸引不带电的墨粉，墨粉中含有碳粒，硒鼓上带的电荷越多，印出的黑色越浓，5.打印纸在一个电极的作用下携带正电荷，受到硒鼓滚压后“吸走”了鼓上的墨粉（即图象）。

静电有时也给人类生活和生产带来很多危害和麻烦，以下从两个方面进行说明：

常见的静电危害

1.雷雨云的雷鸣闪电，全球大约每秒钟有100余次雷电，可造成人畜伤亡、击毁树木房屋、造成停电事故、造成飞行事故、引起森林大火、干扰无线电通信等，每年都给造成巨大损失。

2.在存放易燃易爆品或产生粉尘、油雾较多的生产场所，静电火花极易点燃这些易燃物质，引起爆炸和火灾，甚至在外科手术台上也曾出现过静电火花引发的乙醚爆炸事件。

3.静电放电可能引起电子设备的故障，造成电磁干扰，静电放电还可能导致火箭和卫星发射失败，干扰航天飞行器的运行。

4.静电放电可以击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率，在电子计算机的机房中，人体带电可能妨碍电子计算机正常运行。

工业中的静电危害

1.电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，降低成品率。

2.胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、cD塑盘沾染灰尘，影响品质。

3.造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准，吸污严重，甚至纸张黏结，影响生产。

4.纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。

知道了静电产生的原理，我们可以适当地进行预防，最简单又最可靠的办法是用导线把设备接地，这样可以把电荷引入大地，避免静电积累，例如我们经常看到油罐车的尾部拖一条铁链，这就是车的接地线，例如开车前可以先洗个手消除人体静电，少开循环空调，少用化纤用品，用稀释后的甘油把车身擦一遍，可让车辆保持一段时间的无静电。