静电

活中的科研——静电





想法是这样产生的：在干燥的冬春季节，晚上睡觉之前，关掉灯，在暗中脱混纺毛衣(或毛腈套衫)，会看到闪烁的火花，还伴随着“劈啪”声。有时当我们的手指触及门把、水龙头、椅背等金属器物或两人互相触及时都有电击感。冬天，特别是在干燥的北方地区，有时两个人无意之中手指相碰，会感到一阵麻电的感觉。，这是由于摩擦引起的人体带静电和放电现象。冬天人们身上常会穿皮衣、毛衣，或者穿上以石油为原料制造的人造纤维（如晴纶等）服装。



查找资料进行初步思考：这是由于人体活动时，身上不同材料的衣服摩擦，挤公共汽车时人与人拥挤摩擦，都会使人体带上大量正电荷或负电荷。由于这时空气通常很干燥，地面也非常干，大家脚上都穿着绝缘良好的橡胶、塑料底鞋子，身上的这些电荷很难泄放到地上去，越积越多，逐渐形成很高的电位。这时，当你手握金属门手柄时，常常会遇到一个小火花从金属手柄跳到你手上，有时甚至使你麻得跳起来，原来“触电”了。但这现象在潮湿天气不会发生，因为在潮湿天，即使有电荷也会通过潮湿地板和空气泄放掉了，所以人身上不会有电荷堆积。



思考整理设计可以具体观察到的趣味静电小实验：

设置实验一：一个乒乓球和两个圆板。将两圆板平行相向放置，分别连接上高压电源的正、负高压输出端。接通电源，圆板间乒乓球作往返运动，敲击两板，并发出响声。最后将一板接高压输出端正极，另一板接地。重复实验，出现与上述相同现象。

设置实验二：将锡箔轻揉成团，轻而导电，置于加高压的平板电容器之间，因其接触下极板而带电，在电场力作用下，飞向上极板，碰撞触及极板，电荷中和后又带上一些异号电荷，在电场力与重力作用下又飞向下极板。



调查研究发现静电危害：有关专家曾做过测试：用玻璃棒在化纤布料上摩擦20下，马上用仪器测量，结果表明，最高电压可达到1．5万伏。脱纯涤纶衣服瞬间可产生5万-10万伏高电压。静电对人体有一定程度的危害，当静电电压达到2000伏时，手指就有感觉了；超过3000伏时就有火花出现，手指并有针刺似的痛感；超过7000伏时，人就有电击感。在地毯上行走的人，与地毯摩擦而带大量的电，当他伸手去拉金属门把手时，手与金属把手(上面有感应电荷)间会产生火花放电，使人产生触电的感觉。在工厂和实验室里，发生这种火花放电，还可能由此而引起火灾。飞机飞行时，与空气摩擦而带的电在着陆过程中没有导走，当地勤人员接近机身时，人与飞机间可能产生强烈的火花放电，严重时可能将人击倒。专门用来装汽油或柴油等液体燃料的油罐车，在灌油、运输过程中，油与油罐摩擦、撞击而带上大量电荷，不及时导走，积累到一定程度，会产生电火花，点燃液体燃料引起爆炸。在医院的外科手术台上，也出现过静电火花使乙醚爆炸的事件。



怎么在生活中检测到静电呢？ （对人体真正产生作用的不是电压，而是电流。实际上，脱白毛衣时，出现的放电现象的电压一般不至上千伏，它可以高达上万伏!但是，这个过程中产生的电压虽然很高，而电量缺很少，并且人体的电阻本身又非常大，因此在这个过程中在人体一中产生的放电电流时间非常短，而且电流也很小，人体感觉到的也最多只是象被“扎”一样的感觉，而不会有被触电的危险。）

在冬天，准备一只验电笔的氖泡，用手指捏住氖泡一个电极，用另一个电极去碰金属门手柄，发现氖泡发出红光（通常一闪即熄），表明你身上带有大量电荷；不发光，则表明你身上不带静电。当你身上的电荷都通过氖泡泄放给大地了，你便可以放心去碰金属门手柄，不会再发生触电现象。而如何消除人体上的电荷？那我考虑除了用氖泡可以检验和消除人体上堆积的电荷，还可用一段长3～5厘米长的小木棍，当你走到门口时，用手拿住小木棍的一端，用小木棍的另一端去碰金属门手柄，这样你身上的蓄积电荷通过木棍缓慢放电，过一会再用手去拉金属门手柄，就不会遇到触电现象了。这是因为木棍电阻较大，人体通过木棍流向金属手柄的电流很小，一般人是感觉不到的。用手直接去碰金属手柄，由于金属电阻极小，人体通过金属进入大地的电流较大，会感到麻电。



那么，怎么消除静电呢？

防止静电危害的基本办法，是尽快把产生的电荷导走，避免静电的积累。最简单而又可靠的办法是把电荷引入大地。油罐车是靠一条拖在地上的铁链把静电导走。飞机的机轮上通常都装有搭地线，也有用导电橡胶做机轮轮胎的，着陆时它们可将机身的静电导走。在地毯中夹杂0.05mm～0.07mm的不锈钢丝导电纤维，用来引走静电荷等。