静电相关知识

静电相关知识

一、静电的定义与特点

1、定义

静电即相对静止的电荷，是物体表面过剩或不足的静电荷；是物体表面正负电荷发生分离的一种物理现象。

2、静电的基本物理特性

①相互吸引或排斥；

②与大地有电位差；

③会产生放电电流。

3、静电的特点

①高电位：设备或人体上的静电位可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数千伏（人通常对3kv以下静电不易感觉到）。

②低电量：通常为毫库仑（mC,10-3C）、微库仑级（μC,10-6C）。

③小电流：多为微安级（μA,10-6A）。

④作用时间短：微秒级（μS, 10-6S)。

⑤受环境影响大：特别是湿度的影响，湿度上升则静电积累减少，静电压下降。

二、静电产生的原因

1微观原因（内因）

根据原子物理理论，电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质的原子的接触产生电子的得失，使物质失去平衡，产生静电现象。

物质是由分子组成，分子是由原子组成，原子是带有负电荷的电子和带有正电荷的质子组成。在正常情况下，一个原子的质子数和电子数相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。

当两个不同的物体相互接触时，就会使得一个物体失去电荷，电子转移到另一物体，使其带正电；而另一个得到一些剩余电子的物体带负电。若在分离的过程中，电荷难以中和，电荷就会积累，使物体带上静电。即一物体与其他物体接触分离就会带上静电。

2宏观原因（外因）

①物体间摩擦生热，激发电子转移。

②物体间的接触和分离产生电子转移。

③电磁感应造成物体表面电荷的不平衡。

④摩擦和电磁感应的综合效应。

三、静电起电定义及方式

1静电起电定义：

静电起电包括正负电荷发生的一切过程。如：通过固体与固体表面，固体与液体表面之间

的接触、摩擦、碰撞，固体或液体表面的破裂等机械作用产生的正负电荷分离。也包括气体的离子化，喷射带电以及粉尘、雪花和暴风雨中的带电现象。

2静电起电方式：

①摩擦起电：电子从一个物体转移到另一个物体（电子得失）；

②接触起电：实际上是电荷发生了转移。一个带电的物体与一个不带电的导体接触，使导体带上同种电性的电荷过程（比例分配）；

*异种电荷接触，先中和后平分。

规律：两个完全相同的导体接触，均分剩余电量。

③感应起电：当一个带电体靠近导体时，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离的一端带同号电荷，这种现象称为静电感应。如下图：

规律：近端感应异种电荷，远端感应同种电荷。

*起电方式还包括：热电、压电、冲流、冷冻、电解、温差等。

*静电产生的物理过程：

接触、分离和感应→电荷转移→偶电层形成→电荷分离→静电产生

*起电的本质：

无论是哪种起电方式，其本质都是将正、负电荷分开，使电荷发生转移，并不是创造电荷。3影响材料起静电的因素：

①材料本身起静电性能，物质的微观结构和性质是决定静电带电序列的主要因素，直接影响起电符号和带电量的大小：

ⅰ：物质内部的化学组成。

ⅱ：物质表面的化学组成（如污染、氧化、吸附等）。

ⅲ：分子结构，取向性（拉伸改变分子取向使带电状态发生变化），结晶性。

ⅳ：物体形状，大小，空间位置（决定物体带电电量的极限值）。

②接触的紧密程度，压力，摩擦的速度：

摩擦，压力等因素不是静电起电的必要条件，单纯的“接触--分离”会使物体带电，但摩擦等因素可以增强起电效应。

③环境的温、湿度：

△环境温湿度的变化，会引起物质表面及其周围介质电导率的变化，从而使物体上所带电荷通过物体表面和周围介质泄露的快慢程度发生变化，影响物体静电带电的电量。

△环境湿度RH＞80%时，任何物体所带静电电量都很小；而RH＜30%且温度较低时，物体因静电起电的电量可以很大；RH＞40%时，静电量急剧下降；RH＞60%时，静电量趋于稳定。