静电是如何产生的“摩擦”生电


静电是如何产生的“摩擦”生电


静电是如何产生的?“摩擦”生电冬天,特别在开始供暖的北方,惹人讨厌的静电再次傍上大多数人 。
要知道如何避免受到静电的小骚扰,首先需要明白静电是如何产生的 。
我们从小就听说“摩擦生电”,“摩擦”到底是如何生电的?
我们知道,物质由原子构成,原子是由带正电荷的质子、不带电荷的中子和带负电荷的电子构成 。
通常,由于质子正电荷与电子负电荷数量相等,保持电平衡,显示为不带电状态 。
电子质量很小,却具有相当可观的能量,是一个“不安分分子” 。
位于外层轨道的电子经常会挣脱原子核的束缚,转移到其他物质上 。
这时,电平衡就被打破,物质就会有不带电变成了带点,失去电子的原子就会带有一个正电荷,得到电子的原子就会带有一个负电荷 。
物质所携带的这些电荷并没有形成电流,是相对静止的,因此被称为静电电荷 。
有几种机制都可以产生静电,但最常见还是我们通常说的“摩擦生电” 。
所谓摩擦就是不同材料之间发生接触-脱离 。
接触时,它们之间可能发生电子转移 。
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迅速脱离接触后,两种材料就会分别带有数量相等性质相反的电荷 。
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因而,任何移动的物质只要不断发生接触-脱离,都会产生静电 。
人体也不例外,体表的皮肤、毛发和穿戴的衣服,都是易于产生静电的材料 。
人们的活动几乎都可以产生静电 。
静电,产生容易,蓄积需要一定条件:冬天为什么容易产生静电不同材料产生静电的能力不同 。
其中,人的毛发和皮肤容易产生正电荷,日常用的塑料和化纤材料衣服容易产生负电荷 。
这也就很容易理解用塑料梳子梳头发容易出现“毛张飞”现象的原因了 。
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但是,仅能产生静电电荷还不够,人体要能携带静电还需要可以蓄积电荷的条件 。
【静电是如何产生的“摩擦”生电】首先,绝缘性好的材料容易蓄积电荷 。
这一点不难理解吧 。
甚至,在绝缘性能好的材料上,不同电荷都可以“和平共处” 。
比如混纺毛衣,常由产生正电荷的动物毛和产生负电荷的化纤纺织构成,纤维间不断摩擦(接触-分离)产生电荷,并由于绝缘性好而不断蓄积电荷 。
这就是在黑暗中穿脱混纺衣服常会火花四溅的原因 。
人体蓄积电荷另一个重要的条件是不容易向地球(接地)和空气放电 。
鞋底和地面材料的绝缘性是防止人体接地的决定性因素 。
现在我们经常穿的塑料鞋底和铺设的绝缘性地面材料,如混纺毛毯、乙烯基瓷砖,都特别能助力人体静电的产生和蓄积 。
向空气放电则取决于空气的湿度 。一般来说,空气相对湿度(RH)大于60%,人体不容易积蓄静电,RH小于40%容易积蓄静电 。
比如,下图所示,不同湿度环境下,相同行为产生静电就差异巨大:
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冬季空气湿度低,有暖气的室内环境空气湿度更低 。
这就是为什么冬季人体更容易产生和携带静电的原因 。
容易产生人体静电的行为最容易产生静电的行为有两种:
一是走路 。穿着塑料底的鞋子,拖步(鞋底不离地面)走在容易产生静电的地面上,最容易产生和集聚大量静电电荷 。

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