静电不是静止不动的电,而是在空间缓慢移动的电荷,是一种相对稳定电荷。一般产生于工业用电、电磁感应,因摩擦、接触、分离而起电。物质是由原子组合而成的,而原子基本结构为质子、中子及电子。质子与中子质量较高,结合力强,不易分离,紧密地形成原子核,而电子质量小,环绕原子核外,在正常情况下,质子数与电子数相等,质子带正电,电子带负电,称不带电电中性。当受到某种外力、摩擦、光电作用或各种能量(动能、位能、热能、化学能等)的作用,使围绕原子核周围的电子脱离轨道,破坏了原子电中性状态,使原子的正负电失衡,电子逃逸于某一介面,如遇低电位介面,产生放电现象而产生。
目前静电已经有多种应用,如静电除尘、静电喷涂、静电植绒等。
以煤作燃料的工厂、电站,每天排出的烟气带走大量的煤粉,不仅浪费燃料,而且严重地污染环境。利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成,A接到高压电源的正极,B接到高压电源的负极,它们之间有很强的电场,而且距B越近,场强越大。B附近的空气分子被强电场电离,成为电子和正离子。正离子被吸到B上,得到电子,又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A上,最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。静电除尘用于粉尘较多的各种场所,除去有害的微粒,或者回收物资,如回收水泥粉尘。
设法使油漆微粒带电,油漆微粒在电场力的作用下向着作为电极的工件运动,并沉积在工件的表面,完成喷漆的工作。这就是静电喷涂。静电喷涂由于电场力作用范围小,所以不会污染空气。目前,静电喷涂已广泛应用于机器部件, 列车车箱等加工上。
金属板和金属网间形成强的电场,事先用胶合剂 绘制上图案的纺织品,放在金属板上,用卷轴带动,通过强电常金属网中的绒毛 因带负电,被排斥并通过金属网下落,在电场力作用下,迅速浇到纺织品上,其中一部分被胶合剂粘住.没被粘住的绒毛,其负电荷被纺织品中和后,又带上正电荷 而被排斥出来,并在电场力的作用下,很快又回到金属网,这样就使纺织品涂胶的 地方构成精美的图案。使绒毛带电,可以使绒毛植在涂有粘着剂的纺织物上,形成像刺绣似的纺织品。这就是静电植绒。
静电在工业上的应用十分广泛,除上面列举几例以外,还有静电照像、静电复印以及高压带电作业等许多方面。在近代科学研究中应用也很广泛,如静电加速器等。
静电也会带来危害比如:一、静电库仑力作用下,吸附的粉尘、污物,可能给元器件,造成短路或增大泄露,使性能受损,成品率大大下降,如粉尘粒径>100微米,铝线宽度约100微米,薄膜厚度在50微米以下时,最易使产品报废,这种情形多发生在腐蚀清洗、光刻、点焊和封装工艺中。 二、静电放电引起的危害,如有数千、数万伏的高电位物体产生脉冲刷形放电火花放电时,瞬时会有很高的放电电流流过。若人体带上10KV的电荷,其放电电流流向大地时,形成脉冲状的电流峰位在20A,造成可观的影响,其放电电流流向大地时,形成脉冲状的电流峰位在20A,造成可观的影响,静电放电现象(ESD),还伴随电磁波发射,会引起种种危害。 三、 MOSIC等半导体器件将被ESD击穿或半击穿。MOS场效应管其栅极是从氧化膜引出,栅极与衬底间是隔着一层氧化膜,当栅极与衬底间的电压超过一定值时,氧化膜被击穿,如果MOSIC则全部报废了。当施加电压大于UB=50-100V氧化膜便会被击穿,因为栅极电容很小(约几个微微法),输入阻抗很高(约1014Ω以上),这样少量的电荷就会产生高压,电荷也很难泄漏,只要大于50V(无保护),就会烧毁,所以只要人手一摸,栅极元件就坏,因为人体带电超过50V是平常事。 四、使产品的质量下降,在印刷厂里,纸张间由于摩擦带电,使纸张粘在一起,难于分开,给印刷带来麻烦;在印染厂里,棉纱、毛线、人造纤维上的静电吸引空气中的尘埃,使印染质量下降。五、妨碍
电子器件的正常工作甚至损坏某些部件,静电对现代高精密度、高灵敏度的电子设备很有影响,带静电很多的人,会妨碍电子计算机的运行,甚至会由于火花放电击穿某些电子器件。
六、由于火花放电而引起火灾,油罐车在行驶过程中因为燃油与油罐摩擦,产生静电,如果静电大量积累,会产生火花放电而引发爆炸。七、专家提醒说,别以为静电仅仅是让人难受一下,它对人的健康其实是有负面影响的。曾有医学专家研究证实,皮肤静电干扰可以改变人体体表的正常电位差,影响心肌正常的电生理过程。这种静电能使病人加重病情,持久的静电还会使血液的碱性升高,导致皮肤瘙痒、色素沉着,影响人的机体生理平衡,干扰人的情绪等。中南大学湘雅二医院皮肤科副教授肖嵘说,天天操作电脑的办公室白领脸部红斑、色素沉着等面部疾病的发病概率远远高于不用电脑者,这是由于电脑屏幕所产生的静电吸引了大量悬浮的灰尘,使面部受到刺激引起的。由于老年人的皮肤相对年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素,老年人更容易受静电的影响。心血管系统本来就有各种病变的老年人,静电会使其病情加重。过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽等。
既然静电有如此危害,那么我们该如何防止呢?
最简单可靠的方法是用导线把设备接地,以便把产生的电荷及时引入大地。我们看到油罐车后拖一条碰到地的铁链,就是这个道理。增大空气湿度也是防止静电的有效方法,空气湿度大时,电荷可随时放出。在做静电实验时,空气的湿度大就不容易做成功的原因就在于此。纺织厂房,雷管,炸药等生产车间对空气湿度要求特别严格,目的之一就是防止因静电引起的爆炸。
日常生活中怎样预防静电呢?
1、卧室内尽量不放或少放家用电器。这样可以避免人体与电器在近距离产生电场而碰触起静电,看电视最好距离电视机2~3米。
2、用“第三者”消除静电。为避免静电击打,可用小金属器件(如钥匙)、棉抹布等先碰触可引起静电的大门、门把手、水龙头、椅背、床栏等消除静电,再用手触及。
3、用纯天然织物。内衣、床单、被罩等尽量使用棉、麻、丝等天然纺织物,尽量不要用或穿化纤质地的家纺用品和服装。
4、用木梳、润发露。梳头使用木梳,洗发时使用润发露,能消除静电。
5、保持室内温度。这样静电就不容易产生。冬季室内最好使用加湿器,还可摆放花草,以避免产生静电。
6、地板、墙面、天花板等使用防空间静电材料。
7、多吃蔬菜、水果、酸奶,多饮水,同时补充钙质和维生素C,以减轻静电影响。
总之,静电是把双刃剑,对我们有利有害,只要我们能了解它,避免不必要的伤害,就可以变害为利,为我所用。