所謂靜電,就是一種處于靜止狀態的電荷或者說不流動的電荷(流動的電荷就形成了電流)。當電荷聚集在某個物體上或表面時就形成了靜電,而電荷分為正電荷和負電荷兩種,也就是說靜電現象也分為兩種即正靜電和負靜電。當正電荷聚集在某個物體上時就形成了正靜電,當負電荷聚集在某個物體上時就形成了負靜電,但無論是正靜電還是負靜電,當帶靜電物體接觸零電位物體(接地物體)或與其有電位差的物體時都會發生電荷轉移,就是我們日常見到火花放電現象。例如北方冬天天氣干燥,人體容易帶上靜電,當接觸他人或金屬導電體時就會出現放電現象。人會有觸電的針刺感,夜間能看到火花,這是化纖衣物與人體摩擦人體帶上正靜電的原因。(有基本物理知識我們就知道橡膠棒與毛皮摩擦,橡膠棒帶負電,毛皮帶正電)。
靜電并不是靜止的電,是宏觀上暫時停留在某處的電。人在地毯或沙發上立起時,人體電壓也可高1萬多伏,而橡膠和塑料薄膜行業的靜電更是可高達10多萬伏。
物質都是由分子構成,分子是由原子構成,原子由帶負電荷的電子和帶正電荷的質子構成。在正常狀況下,一個原子的質子數與電子數量相同,正負平衡,所以對外表現出不帶電的現象。但是電子環繞于原子核周圍,一經外力即脫離軌道,離開原來的原子A而侵入其他的原子B,A原子因減少電子數而帶有正電現象,稱為陽離子;B原子因增加電子數而呈帶負電現象,稱為陰離子。造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道,這個外力包含各種能量(如動能、位能、熱能、化學能等)在日常生活中,任何兩個不同材質的物體接觸后再分離,即可產生靜電。當兩個不同的物體相互接觸時就會使得一個物體失去一些電荷如電子轉移到另一個物體使其帶正電,而另一個物體得到一些剩余電子的物體而帶負電。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。所以物體與其他物體接觸后分離就會帶上靜電。通常在從一個物體上剝離一張塑料薄膜時就是一種典型的“接觸分離”起電,在日常生活中脫衣服產生的靜電也是“接觸分離”起電。固體、液體甚至氣體都會因接觸分離而帶上靜電。這是因為氣體也是由分子、原子組成,當空氣流動時分子、原子也會發生“接觸分離”而起電。我們都知道摩擦起電而很少聽說接觸起電。實質上摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負電荷不平衡的過程。摩擦是一個不斷接觸與分離的過程。因此摩擦起電實質上是接觸分離起電。在日常生活,各類物體都可能由于移動或摩擦而產生靜電。另一種常見的起電是感應起電。當帶電物體接近不帶電物體時會在不帶電的導體的兩端分別感應出負電和正電。
產生原因
任何物質都是由原子組合而成,而原子的基本結構為質子、中子及電子??茖W家們將質子定義為正電,中子不帶電,電子帶負電。在正常狀況下,一個原子的質子數與電子數量相同,正負電平衡,所以對外表現出不帶電的現象。但是由于外界作用如摩擦或以各種能量如動能、位能、熱能、化學能等的形式作用會使原子的正負電不平衡。在日常生活中所說的摩擦實質上就是一種不斷接觸與分離的過程。有些情況下不摩擦也能產生靜電,如感應靜電起電,熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射起電等。任何兩個不同材質的物體接觸后再分離,即可產生靜電,而產生靜電的普遍方法,就是摩擦生電。材料的絕緣性越好,越容易產生靜電。因為空氣也是由原子組合而成,所以可以這么說,在人們生活的任何時間、任何地點都有可能產生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能,但可以采取一些措施控制靜電使其不產生危害。
靜電是通過摩擦引起電荷的重新分布而形成的,也有由于電荷的相互吸引引起電荷的重新分布形成。一般情況下原子核的正電荷與電子的負電荷相等,正負平衡,所以不顯電性。 但是如果電子受外力而脫離軌道,造成不平衡電子分布,比如實質上摩擦起電就是一種造成正負電荷不平衡的過程。當兩個不同的物體相互接觸并且相互摩擦時,一個物體的電子轉移到另一個物體,就因為缺少電子而帶正電,而另一個得到一些剩余電子的物體而帶負電,物體帶上了靜電。
在公元前六世紀,人類就發現琥珀摩擦后,能夠吸引輕小物體的"靜電現象"。這是自由電荷在物體之間轉移后,所呈現的電性。此外絲綢或毛料摩擦時,產生的小火花,是電荷中和的效果。"雷電"則是大自然中,因為云層累積的正負電荷劇烈中和,所產生的電光、雷聲、熱量。
靜電現象包括許多大自然例子,像塑膠袋與手之間的吸引、似乎是自發性的谷倉爆炸、在制造過程中電子元件的損毀、影印機的運作原理等等。當一個物體的表面接觸到其它表面時,電荷集結于這物體表面成為靜電。雖然電荷交換是因為兩個表面的接觸和分開而產生的,只有當其中一個表面的電阻很高時,電流變的很小,電荷交換的效應才會被注意到。因為,電荷會被入陷于那表面,在那里度過很長一段時間,足夠讓這效應被觀察到的一段時間。
靜電現象是由點電荷彼此相互作用的靜電力產生的。庫倫定律專門描述靜電力的物理性質。在氫原子內,電子與質子彼此相互作用的靜電力超大于萬有引力,靜電力的數量級大約是萬有引力的數量級的40 倍。
靜電的危害
靜電的危害很多,它的第一種危害來源于帶電體的互相作用。在飛機機體與空氣、水氣、灰塵等微粒摩擦時會使飛機帶電,如果不采取措施,將會嚴重干擾飛機無線電設備的正常工作,使飛機變成聾子和瞎子;在印刷廠里,紙頁之間的靜電會使紙頁粘合在一起,難以分開,給印刷帶來麻煩;在制藥廠里,由于靜電吸引塵埃,會使藥品達不到標準的純度;在放電視時熒屏表面的靜電容易吸附灰塵和油污,形成一層塵埃的薄膜,使圖像的清晰程度和亮度降低;就在混紡衣服上常見而又不易拍掉的灰塵,也是靜電搗的鬼。靜電的第二大危害,是有可能因靜電火花點燃某些易燃物體而發生爆炸。漆黑的夜晚,人們脫尼龍、毛料衣服時,會發出火花和"叭叭"的響聲,這對人體基本無害。但在手術臺上,電火花會引起麻醉劑的爆炸,傷害醫生和病人;在煤礦,則會引起瓦斯爆炸,會導致工人死傷,礦井報廢??傊?,靜電危害起因于用電力和靜電火花,靜電危害中最嚴重的靜電放電引起可燃物的起火和爆炸。人們常說,防患于未然,防止產生靜電的措施一般都是降低流速和流量,改造起電強烈的工藝環節,采用起電較少的設備材料等。最簡單又最可靠的辦法是用導線把設備接地,這樣可以把電荷引入大地,避免靜電積累。細心的乘客大概會發現;在飛機的兩側翼尖及飛機的尾部都裝有放電刷,飛機著陸時,為了防止乘客下飛機時被電擊,飛機起落架上大都使用特制的接地輪胎或接地線;以泄放掉飛機在空中所產生的靜電荷。我們還經??吹接凸捃嚨奈膊客弦粭l鐵鏈,這就是車的接地線。適當增加工作環境的濕度,讓電荷隨時放出,也可以有效地消除靜電。潮濕的天氣里不容易做好靜電試驗,就是這個道理??蒲腥藛T研究的抗靜電劑,則能很好地消除絕緣體內部的靜電。然而,任何事物都有兩面性。對于靜電這一隱蔽的搗蛋鬼。只要摸透了它的脾氣,揚長避短,也能讓它為人類服務。比如,靜電印花、靜電噴涂、靜電植絨、靜電除塵和靜電分選技術等,已在工業生產和生活中得到廣泛應用。靜電也開始在淡化海水,噴灑農藥、人工降雨、低溫冷凍等許多方面大顯身手,甚至在宇宙飛船上也安裝有靜電加料器等靜電裝置。
靜電的累積不可避免。靜電嚴重時會灼傷人的皮膚,各種電器電磁波和有害射線超量時會干擾人的內分泌系統。隨著人民生活水平的提高,以及環保防護意識的增強,防靜電金屬布的應用范圍也日益擴大,防靜電金屬布的服裝如職業裝、工裝、防護服日見普及,防靜電金屬布也因此異軍突起,成為面料市場上的明星產品。最新市場動態顯示,許多發達國家的防靜電布已經用于家紡用品領域,例如床上蓋的、鋪的、墊的都用上了防靜電金屬布。需求量十分龐大,定單不斷。但是,生產廠家要有三個條件。第一,產品要達到進口商的指標要求。第二,后處理要過關。第三,要在寬幅織機上織造。以日本、歐洲的定單居多。國內北方市場也有了一定銷量。毫無疑問,防靜電金屬布的市場前景十分廣闊。
靜電的危害有目共睹,人們已經開始實施各種程度的防靜電措施和工程。但是,要認識到,完善有效的防靜電工程要依照不同企業和不同作業對象的實際情況,制定相應的對策。防靜電措施應是系統的、全面的,否則,可能會事倍功半,甚至造成破壞性的反作用。
對孕婦的危害
持久性的靜電可引起人體血液的pH值升高,尿中鈣排泄量增加,血鈣減少,對孕產婦的健康危害最大,靜電可致孕產婦體內孕激素水平下降,讓她們容易感到疲勞、煩躁和頭痛等,因此有必要適當防范。
靜電對寶寶的危害
首先,它會使血液的堿性濃度升高,而鈣質減少,這對于正處在生長發育期的嬰幼兒來說實在是大忌諱。還有,靜電吸附的大量塵埃中含有多種病毒、細菌與有害物質,它們會使寶寶的皮膚起斑發炎,抵抗力弱的寶寶甚至有可能引發氣管炎、哮喘和心律失常等等!
對人體的危害
對皮膚長期處于開著的電視、電腦和微波爐等環境下,就常??赡苡忻鬃兇?,皮膚干燥、紅斑、皮膚瘙癢等癥狀。而天天操作電腦的辦公室白領臉部紅斑、色素沉著等面部疾病的發病概率遠遠高于不用電腦者,這是由于電腦屏幕所產生的靜電吸引了大量懸浮的灰塵,使面部受到刺激引起的。對于皮膚敏感的人更是如此。
對心臟在臨床上,當某些人病危時,可能使用一種電擊的方式挽救病人生命,因為對心臟電擊能除顫??梢娨欢康碾娏髂芷鸬骄热说淖饔?,但是正常的人并不需要電流。若是人體所帶的靜電在數千伏甚至萬伏,它會嚴重干擾以至改變人體內所固有的電位差,特別是影響到心臟的正常工作,有可能引起心率異常和心臟早搏。冬季有1/3的心血管疾病與靜電有關,查不出病因的心臟病人、神經衰弱的人十之八九是因為長期受靜電干擾所至。
對大腦醫學專家解釋:干燥產生的靜電對大腦的確會有影響,它會引起神經細胞膜電流傳導異常,影響人的中樞神經,使人感到疲勞、煩躁、失眠、頭痛。