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靜電是如何產(chǎn)生的“摩擦”生電


靜電是如何產(chǎn)生的“摩擦”生電


靜電是如何產(chǎn)生的?“摩擦”生電冬天,特別在開始供暖的北方,惹人討厭的靜電再次傍上大多數(shù)人 。
要知道如何避免受到靜電的小騷擾,首先需要明白靜電是如何產(chǎn)生的 。
我們從小就聽說“摩擦生電”,“摩擦”到底是如何生電的?
我們知道,物質(zhì)由原子構(gòu)成,原子是由帶正電荷的質(zhì)子、不帶電荷的中子和帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成 。
通常,由于質(zhì)子正電荷與電子負(fù)電荷數(shù)量相等,保持電平衡,顯示為不帶電狀態(tài) 。
電子質(zhì)量很小,卻具有相當(dāng)可觀的能量,是一個“不安分分子” 。
位于外層軌道的電子經(jīng)常會掙脫原子核的束縛,轉(zhuǎn)移到其他物質(zhì)上 。
這時,電平衡就被打破,物質(zhì)就會有不帶電變成了帶點,失去電子的原子就會帶有一個正電荷,得到電子的原子就會帶有一個負(fù)電荷 。
物質(zhì)所攜帶的這些電荷并沒有形成電流,是相對靜止的,因此被稱為靜電電荷 。
有幾種機制都可以產(chǎn)生靜電,但最常見還是我們通常說的“摩擦生電” 。
所謂摩擦就是不同材料之間發(fā)生接觸-脫離 。
接觸時,它們之間可能發(fā)生電子轉(zhuǎn)移 。
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迅速脫離接觸后,兩種材料就會分別帶有數(shù)量相等性質(zhì)相反的電荷 。
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因而,任何移動的物質(zhì)只要不斷發(fā)生接觸-脫離,都會產(chǎn)生靜電 。
人體也不例外,體表的皮膚、毛發(fā)和穿戴的衣服,都是易于產(chǎn)生靜電的材料 。
人們的活動幾乎都可以產(chǎn)生靜電 。
靜電,產(chǎn)生容易,蓄積需要一定條件:冬天為什么容易產(chǎn)生靜電不同材料產(chǎn)生靜電的能力不同 。
其中,人的毛發(fā)和皮膚容易產(chǎn)生正電荷,日常用的塑料和化纖材料衣服容易產(chǎn)生負(fù)電荷 。
這也就很容易理解用塑料梳子梳頭發(fā)容易出現(xiàn)“毛張飛”現(xiàn)象的原因了 。
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但是,僅能產(chǎn)生靜電電荷還不夠,人體要能攜帶靜電還需要可以蓄積電荷的條件 。
【靜電是如何產(chǎn)生的“摩擦”生電】首先,絕緣性好的材料容易蓄積電荷 。
這一點不難理解吧 。
甚至,在絕緣性能好的材料上,不同電荷都可以“和平共處” 。
比如混紡毛衣,常由產(chǎn)生正電荷的動物毛和產(chǎn)生負(fù)電荷的化纖紡織構(gòu)成,纖維間不斷摩擦(接觸-分離)產(chǎn)生電荷,并由于絕緣性好而不斷蓄積電荷 。
這就是在黑暗中穿脫混紡衣服常會火花四濺的原因 。
人體蓄積電荷另一個重要的條件是不容易向地球(接地)和空氣放電 。
鞋底和地面材料的絕緣性是防止人體接地的決定性因素 。
現(xiàn)在我們經(jīng)常穿的塑料鞋底和鋪設(shè)的絕緣性地面材料,如混紡毛毯、乙烯基瓷磚,都特別能助力人體靜電的產(chǎn)生和蓄積 。
向空氣放電則取決于空氣的濕度 。一般來說,空氣相對濕度(RH)大于60%,人體不容易積蓄靜電,RH小于40%容易積蓄靜電 。
比如,下圖所示,不同濕度環(huán)境下,相同行為產(chǎn)生靜電就差異巨大:
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冬季空氣濕度低,有暖氣的室內(nèi)環(huán)境空氣濕度更低 。
這就是為什么冬季人體更容易產(chǎn)生和攜帶靜電的原因 。
容易產(chǎn)生人體靜電的行為最容易產(chǎn)生靜電的行為有兩種:
一是走路 。穿著塑料底的鞋子,拖步(鞋底不離地面)走在容易產(chǎn)生靜電的地面上,最容易產(chǎn)生和集聚大量靜電電荷 。

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