空气干燥的冬季,漆黑的夜晚,我们脱尼龙、毛料衣服时,会发出火花和“噼里啪啦“的响声;用塑料梳子梳头发,彼此间相互吸引,难分难舍,且越梳头发越蓬松;有时伸手去拉金属门把手时,有被电击的感觉;油罐车拖在地上的铁链,通讯电缆外面包的铅皮起什么作用?雷电如何形成的?你知道静电复印、静电除尘、静电喷涂、静电植绒的道理吗?这些都跟静电有关。静电是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电。静电无处不在,它存在于我们周围的一切物质之中,包括人类在内的生物和非生物。为什么平时我们感觉不到这些物体带电?原来物质同时带有两种电荷:正电荷和负电荷,正负电荷数目一样多,抵消,呈中性不带电状态。通过摩擦、感应、接触等方式让电荷发生转移出现多余的电荷使物质带上电,带电体具有吸引轻小物体的性质。丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。比如用塑料梳子梳头发,原本梳子、头发均中性不带电,通过两者间摩擦,头发中的电子跑到梳子上,头发带上正电,梳子带上负电,异种电荷相互吸引,所以头发随梳子飘起来。头发都带正电,同种电荷相互排斥,导致头发越梳越蓬松。
静电现象作为自然界中非常常见的物理现象,在生活中处处可以观察到.随着现代科技的高速发展,静电的应用更为广泛。 静电复印机可大大提高复制速度;用静电可以选矿和选种;静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电防腐、静电冷却、静电除垢、静电印花、静电涂敷(如油、油漆)、静电分离、静电加料器、静电火箭发动机等在各个领域大显神通,造福人类。静电喷涂是利用喷枪喷出的油漆微粒带正电,因相互排斥而散开,形成雾状,被喷涂的物体带负电,对雾状油漆产生吸引力,把油漆吸到表面。静电植绒是使绒毛带电,植在涂有粘着剂的纺织物上,形成像刺绣似的纺织品。静电除尘可以消除烟气中的煤粉,除去有害微粒,净化环境,或者回收物资,如回收水泥粉尘。除尘器由金属管和悬在管中的金属丝组成,分别接高压电源的正极与负极,管、丝之间形成强电场,金属丝附近的空气分子被强电场电离,成为电子和正离子。电子向着正极金属管运动的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极金属管上,最后在重力的作用下落入漏斗中,达到除尘目的。静电复印可以快捷、方便地把图文资料复印到纸上,其中心部件是硒鼓。复印每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等几个步骤。充电使硒鼓表面带正电荷,曝光利用光学系统将原稿上字迹的像成在硒鼓上,带正电荷,硒鼓上留下字迹的“静电潜像”。显影是带负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引,吸附在“静电潜像”上,显出墨粉组成的字迹。转印是带正电的白纸将带负电的墨粉吸引到白纸上。纸送入定影区,墨粉在高温下熔化,浸入纸中,形成牢固的字迹。
万物有利则有弊, 静电给人们带来好处的同时,也存在着一定危害,因而我们也要对其采取必要的防护。静电会使人感到疲劳、烦躁、失眠、头痛。在地毯上行走的人,与地毯摩擦带静电,若电荷足够多,当他伸手去拉金属门把手时,手与金属之间会产生火花放电,有被电击的感觉,因此在制造地毯时,夹杂一些不锈钢丝导电纤维以消除静电。雷电是大自然中云层累积的正负电荷剧烈中和产生的电光、雷声、热量。避雷针作用是将雷电电流通过自身的接地导体传向地面,保护建筑物,高大树木等避免雷击。油罐车在运输过程中油与罐壁、空气摩擦会产生静电,静电积累到一定程度正负电荷中和放电会产生电火花,引起爆炸。油罐车靠拖在地上的铁链把静电导入地下以避免电荷积累造成危害。飞机机体与空气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电,如果不采取措施,会严重干扰飞机无线电设备正常工作;在煤矿里静电会引起瓦斯爆炸导致工人死伤,矿井报废;纸页之间的静电会使纸张粘合在一起,难以分开,给印刷带来麻烦;制药厂里,静电吸引尘埃,会使药品达不到标准的纯度;放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污,形成一层尘埃薄膜,降低图像的清晰度及亮度;混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘,可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸等,因而生活中需要静电屏蔽。屏蔽是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场、电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。即用屏蔽体将元部件、组合件、电缆等或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散或用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。 如通讯电缆外面包的铅皮,电子仪器设备外面的金属罩,高压带电作业用的屏蔽服,电子仪器的屏蔽线,有线电视信号线外面包裹的一层金属丝,就是为了静电屏蔽,使信号不受干扰。日常生活中,个人穿着的衣服要选择棉制品,不要穿化纤纤维的衣服。手接触某些物品容易产生静电,可以洗手把手沾湿。潮湿的空气可使静电很快消失,故应当增加工作环境的湿度。
器材:纸屑、薄面巾纸、吸管、棉袄毛领、绸布伞套、玻璃管、塑料瓶、丝线、金属罐、塑料板、剪刀、双面胶、一次性塑料杯
1、 跳动的纸屑:新拆一根吸管不吸引纸屑,把它用毛领摩擦,发现吸引纸屑,有些吸附上的纸屑又跳动离开吸管,吸管靠近薄面巾纸,它被神奇吸引。
2、 旋转的吸管:第一根新吸管平放至塑料瓶盖上静止,第二根新吸管靠近它,没反应。把二根新吸管用毛领摩擦,一根平放至瓶盖上静止,第二根靠近它并没接触,发现平放吸管被排斥着旋转起来。把第二根吸管改为绸布摩擦过的玻璃管,靠近平放吸管,发现它被吸引着旋转起来。把玻璃管与平放吸管充分接触后,再重复实验,发现玻璃管靠近甚至接触平放吸管,它也不动。
3、 内外有别:金属罐内外壁均用双面胶粘上丝线,毛领摩擦过的吸管靠近(没接触)金属罐,发现外壁丝线被吸引飘起来,而内壁丝线纹丝不动。一次性塑料杯内壁粘上丝线,摩擦过的吸管靠近塑料杯,发现内壁丝线被吸附过来。
来源: 《科学大观园》科学课堂栏目