开个门被金属把手电得吓一跳……
夜里脱件毛衣一路火花带闪电……
就连撸个猫也噼里啪啦带音效……
又到了静电这位老朋友前来拜访的季节,说起静电,咱们一般首先会想到两件事一是摩擦起电,另一件呢就是静电真烦人。
不过,静电其实不止摩擦起电一种,而静电在有些场合,带来的危害可远远不止烦人了,但妥善利用的话,静电又能为人类服务,接下来咱们就详细讲讲。
静电的危害到底有多大?
大多数静电有害无益,令人讨厌,尽管静电的成因多种多样,主旨还是一个“静”字,如果产生了电荷却不流动,就可能积累成灾。
在北方冬天,屋里供着暖气,环境干燥,如果不用加湿器的话(虽然用了也可能杯水车薪),走动或者换衣时的静电难以导走,就累积在体表,伺机发泄。像平时把我们弄得手指酥麻的那些小火花,电压能达到上万伏。这个数字听起来很骇人,而它背后的物理公式是这样的:
电荷量=电容×电压
可以看出,电容和电压成反比,一个越小,另一个就越大。我们握手时,两手之间有一个极小的电容,所以只需少许电荷,就能产生一个高压把空气击穿,形成那个令我们颤抖的小电弧,不过大家不用怕,真正有杀伤力的是电流而非电压,生活静电的电荷量极小,所以电流也很微弱,不会致死致残的,
但是大家要当心,如果把这个能击穿空气的小电弧放到危险场合,就可能酿成大祸。例如油罐车,如果装得不满,油在罐里晃荡就可能摩擦起电引发爆炸,早期的油罐车都在车尾部位装一条铁链垂到地面上,就是要把静电及时送给大地。
现在的防静电措施就更多更可靠了:铁链换成导电橡胶,保证时刻按住大地,不会时断时续,也不会磕出火星。轮胎材料也采用导电橡胶。油罐内放置隔油板,减轻油料的冲击颠簸。
而加油站,从装卸油品到给车主加油也会有不少措施用来防静电,比如先放电再加油等等。还有面粉厂这类粉尘严重的行业,除了明火之外,对静电也是严防死守的,因为静电可能导致可怕的粉尘爆炸,还会影响面粉的正常生产。
而喜欢自己装机的朋友们更是深有体会,裸手触摸电脑主板或内存芯片,机器可能会“变砖”,究其原因,同样是上面那个公式,静电产生的高压击穿了芯片。所以厂家寄过来的电子设备,通常包裹在能够缓释或导走静电的袋子里。
我们拆装这些设备的时候,也要先摸摸墙,或者另一只手扶住大机器的金属外壳。专业从事电路维修的师傅们,桌上常备一块接地的导电橡胶,腕上也套着导电“手铐”。
常乘飞机的朋友们可能会注意到,机翼上有许多尖尖的小刺。它们并不是通信天线,也不能提升动力,而是用来释放静电的,大名静电刷。飞机和空气高速摩擦,必然会产生静电,但没办法使用油罐车那样的拖地设备,于是利用静电在尖锐外形的部位会向空中释放的原理,安装了这些小尖刺。
善用静电
虽然大多数静电有害无益,但如果善加诱导,让它按照我们的意志行事,就能创造价值。
对静电最成功的使用案例应该就是复印机。它先在半导体上布满静电,再用光照射不该有字的地方,把这里的半导体变成导体、消除此处的静电留下未被照射的静电区域吸附碳粉。
把大量电荷导入并约束在我们设计的位置,形成一个强大的电场,就可以加速带电粒子,研究基础物理和许多相关的学科。比起回旋加速器来,这种静电加速器的成本低,占地小,在世界上获得广泛应用。
让压电效应产生的静电流动起来,可以制造石英谐振器。这是石英表的核心部件,为人们的生活带来过巨大便利(不过随着手机的普及,手表似乎只算服饰了)。
在喷涂行业,利用静电的同性互斥原理,可以使雾滴均匀分散。而当它们接近喷涂目标时,又能靠感应静电吸附上去。这个场面其实很眼熟,基本上就是月尘毁掉月球车的原理,但用到合适的地方,就是另一个效果了。
所以,多多理解就能化敌为友,似乎是个颠扑不破的道理呢!
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