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静电的产生、危害和利用

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ROng>摘 要:静电是人们很熟悉的一种现象,但是许多人对静电的印象、知识停留在脱化纤衣服时会产生电火花这样的概念上,实际上静电不仅仅是这样,它有许多的应用,如果处理不当,也可能造成重大的危害。本文将简要介绍静电的产生、危害和人们对它的利用。

关键词:静电 危害防护 应用技术

 

日常生活中,静电随处可见,门把手、梳头、脱衣服都能够听到静电啪啪的响声,如果在黑暗的环境中,还能够看到火花,这就是人们对静电的一般印象。但是静电不仅仅是这么简单的现象,它利用的好是人类的好帮手,利用不当就是疯狂的野兽。

 

一、静电的产生

 

静电产生的原因是多方面的,具体有以下几种:1.摩擦起电。具体表现为脱化纤类的衣服时,黑暗中可以观察到电火花。其原理是两种不同物质紧密接触且有相对运动的时候,会产生电荷的转移,从而使它们各自表面出现异种电荷。2.静电感应。由于电场的存在,导体内部产生了电荷的定向运动,导致导体表面的电荷积聚。3.电离起电。当物体处于强电场中的时候,分子和原子可能发生电离,在电场力的作用下,正负离子做定向运动积聚,形成静电。

  

静电是很奇妙的,普通人可能意识不到,人们身上带的静电电压可能高达数万伏。为什么会有如此高的电压呢?电容、电压和电量有这样的关系。而电容与极间距离d有关。当物体紧密接触时,如间距为2.5×10-8厘米,此时接触电位差很小,当两极距离增大到0.1厘米时,距离增大为原来的40万倍,电容缩小为原来的40万分之一,这样即使原来的电位差只有0.01伏,此时也有4000伏了[1]。因此数万伏的静电电压是不足为奇的。电压虽高,电流极小,总能量很小,不会致命,但是有研究表明电压过高也会对人的心理和生理造成一定的影响。

 

二、静电的危害

  

静电的危害主要来源于带电体的相互作用。如飞机在高空中与空气、水汽、灰尘不断摩擦,使飞机的机体带电,如果不能及时的清除,会对飞机上的无线电系统的正常使用造成严重的干扰。印刷场中,纸页之间的静电会使纸页粘合在一起,印刷时造成极大的不便。制药行业中,静电吸引尘埃,会使药品的纯度达不到标准。生活中,各种显示器表面极其容易吸引灰尘和油污,形成一层薄膜,显示的清晰度和亮度都会受到影响。

  

静电放电会产生电火花,非常容易引燃易燃物体引起爆炸事件。手术台上,静电火花可以引燃麻醉剂,伤害医生护士和病人。煤矿下,静电可能引起瓦斯爆炸,导致工人受伤,严重的可能导致矿井垮塌。进行粉体的运输,需要严格进行防静电的措施。粉体在空气输送、皮带传送、或过筛过程中会受到很多摩擦,一个小小的火花也能造成巨大的损失。

  

防治静电应该注意以下几点:1.接地。接地是消除静电最基本的办法,被广泛的应用于各种地方,飞机着陆时的轮胎能够快速将飞机上的静电导入大地,大型家用电器使用的三项插头中也有一条是接地的。但是接地要注意连接线需要足够牢固,并且保持足够的机械强度,不然可能会产生火花;2.防止人体带静电。当感觉到经常发生人体带电现象的时候,应该注意提升空气的湿度。除此之外,可以穿非化纤的衣服,穿防静电鞋或是导电橡胶鞋,孕妇和幼儿应该特别注意防止静电;3.防雷电破坏。雷电是气流与云层中水滴摩擦产生的高压静电放电而形成的,高压带电云层经过建筑物附近时,会急剧放电,产生闪光与雷鸣,能够在瞬间释放出巨大的能量,产生强大的破坏力。雷电发生的时候,人要尽量呆在室内,关闭电器,避免出现在雷电容易到达的,如大树下、孤立的亭子、山顶和空旷的地方。

 

三、静电的利用

 

1.静电复印

  

静电复印是利用感光鼓材料在暗处时电阻大,呈绝缘体,在光照时电阻小,呈导体的特性进行工作。它先利用高压使空气分子电离,正离子向绝缘感光鼓运动,使其表面均匀携带一层正电荷。然后利用光学系统将文稿投射在感光鼓表面,对已充电的感光鼓进行曝光,使用全光照射区表面的电荷因放电而消失;无光照的区域(原稿的线条和墨迹部分)电荷依然保持,从而在感光鼓上形成表面点位随图像明暗变化而起伏的静电潜像,再利用静电潜像对磁性墨粉进行控制实现文稿复制[2]。

  

2.静电除尘

  

利用强大的静电场电离空气,空气被电离形成正离子和电子,空气中的尘埃遇到电子之后带负电,会在电场的作用下向正极移动,在正极处积聚。经过发展现在也有使用负极集尘的方式。静电除尘适用于空气中尘埃比较细小的环境,主要用于收集以煤作为燃料的工厂烟气中的煤尘和粉尘。

  

3.静电喷涂

  

静电喷涂主要分为高压静电喷涂和摩擦静电喷涂等。高压静电喷涂由一套比较复杂的系统来确保喷嘴部分保持足够的电压。正常工作的时候,接通的低压电源经过层层升高转换成为高压电,在喷嘴部分的电晕放电电极或是环状电极上使周围的空气离子化。粉末涂料由压缩空气输送到喷嘴,在此时雾化喷出,穿过电场时带上负电。在压缩空气和电场力的共同作用下飞向工件的表面,形成均匀的涂膜。高压静电喷涂的利用率极高,可以达到80-90%。摩擦静电喷涂的主要原理是两种不同的非导体在相互摩擦的时候产生相反的电荷,使涂料带上静电荷。喷枪内壁使用聚四氟乙烯(PTFE)作为摩擦材料,当涂料进入喷枪内壁时,由于剧烈的摩擦,涂料粒子带上正电,在气流的推力下飞向工件,吸附在工件表面,经过烘烤固化。两种方式的不同之处在于高压静电喷涂需要加上电压,而且两者的涂料携带的电荷种类不同。

  

4.静电植绒

  

将具有一定导电性的绒毛放在高压电场中,涂有黏合剂的需要植绒的物体放在零电位或接地条件下,绒毛受到吸引,垂直植入黏合剂涂层的表面,形成一层竖立的绒毛载体产品[3]。这就是静电植绒的工作原理。

  

静电是一种常见的现象,但是不代表人们对它有足够的了解。长时间携带静电可能导致人体的pH值升高,钙排泄量增高,但是身体带电也会对某些皮肤病有治疗作用。总的来说,增进对静电的理解,可以提升人们的生活品质。

 

  参考文献

  [1]张志友. 静电的特点及对策[J]. 辽宁教育行政学院学报,2009,(02):136.

  [2]任红芜. 静电的利弊及防护[J]. 科技信息,2009,(25):483.

  [3]窦美霞. 浅谈静电的应用技术及危害防护[J]. 职业,2017,(20):114.

 

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