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静电对策的基础知识

888集团电子游戏官方网站为您汇总了静电相关的基础知识、静电问题的解决方案、如何选择合适静电消除器等等的资料。

888集团电子游戏官方网站较为熟悉的静电产生原因可归结为2种现象:

  1. 物体摩擦(摩擦带电),
  2. 以及分离紧贴的物体(剥离带电),

但实际上,更加简单的现象就会产生静电。

〈接触带电〉

接触带电指的是因2件物体接近、接触,导致物体带上正电或负电的现象。

接触带电示意图

  • 接触带电示意图 物体接近
    物体接近
  • 接触带电示意图 物体接触
    物体接触
  • 接触带电示意图 分离
    分离

如上图所示,发生接触后,由于不同物体表面所带的能量存在差异,会导致电子(负)从其中一种物体表面的原子壳中跃出,呈现带正电的状态,跃出的电子(负)会进入另一物体内,使其带上负电。
这就是静电产生的原理。

通常情况下,静电都会在物体接触的瞬间产生(接触带电),摩擦导致的带电(摩擦带电),也可归为接触带电的一部分。但是,因摩擦导致带电(摩擦带电)时,接触面会因彼此摩擦而增加接触面积,或因摩擦致使物体表面温度升高等,其产生的带电量远高于非摩擦接触时的静电。

将接触状态下的物体剥离(分离)开来,例如撕开粘着胶带等时,会引发强带电现象。
这种现象与Q1中的“接触带电”相同,但由于是由剥离(分离)动作导致的带电,通常被称为“剥离带电”。
发生这种剥离带电现象时,粘合度越高,产生的静电越大。 剥离速度也会影响带电量的大小。(剥离的速度较慢时,会在持续发生小规模静电放电的同时产生静电,因此带电量较少;而剥离速度较快时,静电放电会被抑制,导致带电量增大)

静电同样属于电荷的一种,可分为+极静电和-极静电。
这两种静电所具备的的性质如下所示。

  • +极静电
    +极静电

    +极带电物

    电荷力会作用于从带电物中跃出的方向

  • -极静电
    -极静电

    -极带电物

    电荷力会作用于指向带电物的方向

同极性带电物体靠近时,物体之间会受到相斥力(斥力)的作用,不同极性带电物体靠近时,物体之间会受到吸引力(引力)的作用。
此时产生的电荷力被称为“库仑力”(单位:N),相应电荷量与力的关系,可通过“库仑定律”来表示。

作用于点电荷的库仑力
作用于点电荷的库仑力

金属体也会发生带电现象。
通常大家都以为金属体(导体)不会带电,但实际上,如下图所示,处于电气绝缘状态时,金属体其实也和绝缘体一样,会因摩擦及剥离等现象产生静电。

金属体(导体)的带电状况

  • ■ 接地时
    接地时

    接地时,虽然摩擦、剥离等动作会导致静电的产生,但此时的静电会经由接地线直接被消除。

  • ■ 未接地时
    未接地时

    未接地时,由于摩擦、剥离等动作产生的静电无法导走,所以会处于带电状态。

有研究称,人体能够感受到的静电,通常需要达到±3000 V(±3 kV)以上。
888集团电子游戏官方网站将对人体造成的冲击与电压之间的关系整理成了下表,供您参考。

对人体造成的冲击与电压的关系
人体的电击电位[kV] 电击的强度
1.0 无感觉
2.0 手指产生感觉,但无痛感
3.0 有针刺般的刺痛感
5.0 手掌及前臂有痛感
6.0 手指有强烈痛感,上臂沉重
7.0 手指及手掌有强烈痛感及麻痹感
8.0 手掌及前臂有麻痹感
9.0 手腕有强烈痛感,手感觉麻痹
10.0 整只手有痛感并感觉有电流通过
11.0 手指有强烈的麻痹感,整只手有强烈的电击感
12.0 整只手感觉遭受重击

摘自产业安全研究所发布的“静电安全指南”

带电序列
带电序列

2种物体接触或摩擦导致带电时,一方会带上+电,另一方则会带上-电。
这种情况下,物体(例如纸张等)并非长期只会带上某一种电,而是有时带+电,有时带-电。
而决定带电+/-的关键,并不是物体本身的材质,而是其与相接触(摩擦、剥离)物体构成的组合。
也就是说,即使是一种通常都带+电的物体,如果与更易带+电的物体接触(摩擦、剥离),将会带上-电。上述的带电极性,会因接触的对象而变,对这些倾向进行汇总梳理的资料,就是“带电序列”。

带电序列分不同物体的材质,按照易带+电还是易带-电进行了排序,根据接触物体的材质来进行查阅,就能以此为依据,大致判断带电情况。
此外,在带电序列中,两种材质的排序距离越远,产生的带电量通常会越大。(根据带电序列,同种材质接触不会导致带电,但实际情况下,同种材质接触同样也会带电。但是,比起带电序列中排序较远的情况,存在带电量较小的倾向)

查阅方法示例

  1. 摩擦玻璃与棉花时
    玻璃:带+电
    棉花:带-电
  2. 摩擦棉花与特氟隆时
    棉花:带+电
    特氟隆:带-电

电场是一种存在于带电物体周围的场,代表因带电物电荷而存在作用力影响的区域。
例如,在某个空间中存在带电物(电荷)时,电场会以该带电物为中心,呈球状扩大,距离中心越远,作用力的强度越小。
电场的强度则被称为“电场强度”。电场强度不仅代表作用力的大小,还具有方向性。
(对+极带电物而言,作用力的方向是从中心向外,而对于-极带电物,作用力的方向朝向中心)

电场示意图
电场示意图

点电荷造成的电场强度

在某个空间中存在点电荷Q[C],将作用于该电荷的力设为F[N]时,电场强度为

E=F/Q[V/m]

(电场单位[V/m],代表单位距离的电位差),

F=EQ[N]

则点电荷造成的电场强度可以表示为

E=Q/4πε0r2 ε0:真空诱导率、r:距离


由上述公式可以发现,源于点电荷Q[C]的电场强度,与电荷量成正比,与点电荷的距离[r]的平方成反比。

电力线是法拉第发明的,是一种图示电场分布的虚拟线条。

  1. 绘制电力线时,应从正电荷画向负电荷。

  2. 不会出现在没有电荷处中断,或有2条以上电力线相交的情况。

  3. 通过某个闭合曲线的电力线数量,与闭合曲线内侧所含的电荷量成正比。

这就是绘制电力线时的规则。
因此,电力线的密度会在弱电荷力作用处变稀疏,在强电荷力作用处变密集。

电力线的绘制示例

带正电荷的点电荷的电力线
带正电荷的点电荷的电力线
存在正负2个点电荷的电力线
存在正负2个点电荷的电力线
带电体(导体)的电力线
带电体(导体)的电力线
带电体附近存在导体时的电力线
带电体附近存在导体时的
电力线

索引