静电的危害与防止

2018-12-06 02:48:52 新高考·高一物理2018年7期

严国柱

作为一种较普遍的自然现象,静电是较早被人们认识并加以利用的.现代生产中,静电常被用来除尘、喷涂、植绒和复印等.但更多的时候静电给人们的生活生产带来了很多麻烦,如印刷厂里由于纸张之间摩擦带电会使纸张粘在一起而难于分开,给印刷带来了麻烦.在印染厂里,棉纱、毛线、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃,使印染质量下降.有些现代高精密度、高灵敏度的电子设备很容易受到静电的影响而导致工作失灵等等.最为可怕的是:当静电积累到一定的程度时会产生很高的静电电压,从而产生火花放电现象,如果火花放电时遇到周围有易燃物质,就会引发爆炸事故.因此,如何有效地防止静电的危害,是当今生活生产中值得关注的一个课题.

1.静电的产生原因

1.1 什么叫静电?

所谓静电,是指积累在物体表面或内部呈相对静止状态的净电荷,其相对静止的原因是物体与大地绝缘或外界无异种电荷将其中和.

1.2 产生静电的几种方式

使物体带电的过程通常叫起电.起电的方式主要有四种:接触起电,摩擦起电,感应起电,极化起电.前两种起电方式是依靠物体在彼此接触过程中交换电荷引起的,后两种则是在外电场的影响下使電荷移动或位置变化引起的.

2.影响静电产生的主要因素

2.1 物质的内部特性对静电产生的影响

从物质的内部特性上看,不同的物质由于其组成成分不同及物质结构或存在形态的不同均会表现出不同的物理性质.其中各种物质的逸出功的不同是产生静电的首要因素.所谓逸出功,是指电子脱离原来物体表面所需的能量.逸出功大的物质容易得到电子而带负电荷,而逸出功小的物体则易失去电子而带正电荷.当逸出功大的物质与逸出功小的物质相互摩擦时,就非常容易地使彼此带上异种电荷而形成静电.

其次,物质的导电性能也是影响静电产生的重要因素,物质的导电性能是用电阻率表示,电阻率大的物质导电性能较差,电阻率小的物质导电性能较好.大量的实验证明:电阻率介于107~10 14 Ω·m之间的物质比较容易产生静电,尤其是电阻率在1010 Ω·m附近时最容易产生静电.许多物质如汽油、苯、乙醚、树脂等,其电阻率均在109~1012 Ω·m之间,因此这些物质极易积累静电.

除了逸出功和电阻率对静电的产生有影响外,另外物质的介电常数及介电强度等也与静电有密不可分的联系.

2.2 物质的外部环境对静电的影响

虽然使物体起电的方式很多,但实际生活生产中,大部分静电是由于摩擦产生的,如生产过程中粉碎、筛选、滚压、搅拌、喷涂、过滤、抛光、输运等工序中,均可能会因摩擦而带电,即使物体在撕裂、剥离、拉伸、撞击等过程中也不可避免地会出现摩擦起电.

另外,空气中和含水量即空气的温度与静电的存在有着十分密切的联系,在空气较干燥时,物体较容易积累静电荷造成危害,而湿空气中所含的一些离子则能及时地中和静电荷,避免静电的积累.

3.对静电危害的防止

3.1 防止静电危害的原则

防止静电危害的原则有两条:一是尽量控制静电的产生.二是尽快将静电引走避免积累.

3.2 防止静电危害的具体措施

由影响静电产生的几个因素上来看,防止静电的危害,可以采取以下几种方法:

一是尽可能减少摩擦.如在传动装置中,减少皮带与传动件上的打滑现象,选用传动效果较高的三角胶带.输送可燃气体、易燃液体和易燃易爆物质的设备上,而应尽量避免用皮带传动,应用直接轴传动.另外控制易燃和可燃液体的流速也可以大大减少静电的产生和积聚.

二是在易产生静电的地方,选用导电性能较好的材料,将静电及时导走,如飞机的机轮用导电橡胶制成,在地毯中夹杂金属丝等.

三是降低电阻率.如采用添加导电填料和使用防静电剂等措施,使物质的电阻率小于108Ω·m,就能有效防止静电的产生.

四是增加空气的湿度.当空气湿度在65%~70%以上时,物质的表面就会形成一层极薄的水膜,水膜能溶解空气中的C02,使表面电阻率大大降低,静电就不易积聚.

五是空气电离法,利用静电消除器来电离空气中的氧、氮离子,使空气变为导体,就能有效地消除物体的表面电荷.

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