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靜電相關知識

發布人:管理員 發布時間:2018-04-16

一、靜電的定義與特點
1.定義
靜電即相對靜止的電荷,是物體表面過剩或不足的靜電荷;是物體表面正負電荷發生分離的一種物理現象。
2.靜電的基本物理特性
①相互吸引或排斥;
②與大地有電位差;
③會產生放電電流。
3.靜電的特點
①高電位:設備或人體上的靜電位可達數萬至數十萬伏,操作時常達數百至數千伏=(人通常對3kv以下靜電不易感覺到)。
②低電量:通常為毫庫侖(mC,10-3C)、微庫侖級(μC,10-6C)。
③小電流:多為微安級(μA,10-6A)。
④作用時間短:微秒級(μS, 10-6S)。
⑤受環境影響大:特別是濕度的影響,濕度上升則靜電積累減少,靜電壓下降。
二、靜電產生的原因
1.微觀原因(內因)
根據原子物理理論,電中性時物質處于電平衡狀態。由于不同物質的原子的接觸產生電子的得失,使物質失去平衡,產生靜電現象。
物質是由分子組成,分子是由原子組成,原子是帶有負電荷的電子和帶有正電荷的質子組成。在正常情況下,一個原子的質子數和電子數相同,正負平衡,所以對外表現出不帶電的現象。
當兩個不同的物體相互接觸時,就會使得一個物體失去電荷,電子轉移到另一物體,使其帶正電;而另一個得到一些剩余電子的物體帶負電。若在分離的過程中,電荷難以中和,電荷就會積累,使物體帶上靜電。即一物體與其他物體接觸分離就會帶上靜電。
2.宏觀原因(外因)
①物體間摩擦生熱,激發電子轉移。
②物體間的接觸和分離產生電子轉移。
③電磁感應造成物體表面電荷的不平衡。
④摩擦和電磁感應的綜合效應。
三、靜電起電定義及方式
1.靜電起電定義:
靜電起電包括正負電荷發生的一切過程。如:通過固體與固體表面,固體與液體表面之間的接觸、摩擦、碰撞,固體或液體表面的破裂等機械作用產生的正負電荷分離。也包括氣體的離子化,噴射帶電以及粉塵、雪花和暴風雨中的帶電現象。
2.靜電起電方式:
①摩擦起電:電子從一個物體轉移到另一個物體(電子得失);
②接觸起電:實際上是電荷發生了轉移。一個帶電的物體與一個不帶電的導體接觸,使導體帶上同種電性的電荷過程(比例分配);
異種電荷接觸,先中和后平分。
規律:兩個完全相同的導體接觸,均分剩余電量。
③感應起電:當一個帶電體靠近導體時,使導體靠近帶電體的一端帶異號電荷,遠離的一端帶同號電荷,這種現象稱為靜電感應。
規律:近端感應異種電荷,遠端感應同種電荷。
起電方式還包括:熱電、壓電、沖流、冷凍、電解、溫差等。
靜電產生的物理過程:
接觸、分離和感應→電荷轉移→偶電層形成→電荷分離→靜電產生
起電的本質:
無論是哪種起電方式,其本質都是將正、負電荷分開,使電荷發生轉移,并不是創造電荷。
3.影響材料起靜電的因素:
①材料本身起靜電性能,物質的微觀結構和性質是決定靜電帶電序列的主要因素,直接影響起電符號和帶電量的大小:
ⅰ:物質內部的化學組成。
ⅱ:物質表面的化學組成(如污染、氧化、吸附等)。
ⅲ:分子結構,取向性(拉伸改變分子取向使帶電狀態發生變化),結晶性。
ⅳ:物體形狀,大小,空間位置(決定物體帶電電量的極限值)。
②接觸的緊密程度,壓力,摩擦的速度:
摩擦,壓力等因素不是靜電起電的必要條件,單純的“接觸--分離”會使物體帶電,但摩擦等因素可以增強起電效應。
③環境的溫、濕度:
△環境溫濕度的變化,會引起物質表面及其周圍介質電導率的變化,從而使物體上所帶電荷通過物體表面和周圍介質泄露的快慢程度發生變化,影響物體靜電帶電的電量。
△環境濕度RH>80%時,任何物體所帶靜電電量都很小;而RH<30%且溫度較低時,物體因靜電起電的電量可以很大;RH>40%時,靜電量急劇下降;RH>60%時,靜電量趨于穩定。
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