在干燥和多風(fēng)的秋冬季節(jié),我們常常會(huì)碰到這種現(xiàn)象:晚上脫衣服睡覺(jué)時(shí),黑暗中常聽(tīng)到“噼啪”的聲響,而且伴有藍(lán)光;有時(shí)見(jiàn)面握手也經(jīng)常手指剛一接觸到對(duì)方,會(huì)突然感到指尖針刺般疼痛,令人大驚失色;拉門(mén)把手、開(kāi)水龍頭時(shí)也經(jīng)常會(huì)有“觸電”的感覺(jué),還時(shí)常會(huì)發(fā)出“啪、啪”的聲響,上述幾種現(xiàn)象都是由于摩擦使人體帶上了靜電,使體內(nèi)靜電對(duì)外“放電”的結(jié)果。
用摩擦的方法使物體帶電的現(xiàn)象,叫摩擦起電,物體帶上電荷后,因?yàn)檫@種電荷不流動(dòng),被稱(chēng)為“靜電”,靜電在我們的日常生活中可以說(shuō)是無(wú)處不在,我們的身上和周?chē)蛶в泻芨叩撵o電電壓,幾千伏甚至幾萬(wàn)伏,平時(shí)可能體會(huì)不到,人走過(guò)化纖地毯時(shí)產(chǎn)生的靜電電壓大約是幾萬(wàn)伏,翻閱塑料說(shuō)明書(shū)時(shí)產(chǎn)生的靜電電壓大約7000伏,人體靜電的電壓最高可達(dá)2萬(wàn)伏左右,在冬天干燥的空氣里人體會(huì)帶電,只要一走動(dòng),空氣與衣服之間的摩擦就會(huì)使人體儲(chǔ)存靜電,因此,當(dāng)手觸及門(mén)上的金屬把手等導(dǎo)體時(shí)就會(huì)放電,感覺(jué)就像被麻了一下,那么,摩擦為什么會(huì)產(chǎn)生靜電呢?
自然界中只存在兩種電荷,即正電荷和負(fù)電荷,且電荷間的相互作用是:同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引,秋天的早晨梳頭時(shí),頭發(fā)會(huì)經(jīng)常隨梳子“飄”起來(lái),越理越亂,這是因?yàn)槭嶙雍皖^發(fā)摩擦后帶異種電荷,它們相互吸引,故頭發(fā)會(huì)隨梳子“飄”起來(lái),又因?yàn)槊扛^發(fā)帶同種電荷,它們互相排斥,所以越理越亂,物體帶電后能吸引碎草、羽毛等輕小物體,我國(guó)東漢時(shí)期的王充在《論衡》一書(shū)中提到“頓牟掇芥”等問(wèn)題,所謂頓牟就是琥珀,芥指芥菜子,統(tǒng)指微小屑末,“頓牟掇芥”就是說(shuō)摩擦琥珀能吸引輕小物體,同學(xué)們?nèi)糇⒁庥^察電風(fēng)扇會(huì)發(fā)現(xiàn)扇葉上很臟,是因?yàn)殡婏L(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)扇葉和空氣摩擦帶電吸引輕小灰塵所致。
近代科學(xué)告訴我們:任何物體都是由原子構(gòu)成的,而原子由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子所組成,電子繞著原子核運(yùn)動(dòng),在通常情況下,原子核帶的正電荷數(shù)跟核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)相等,原子不顯電性,所以整個(gè)物體顯電中性,原子核里正電荷數(shù)量很難改變,而核外電子卻能擺脫原子核的束縛,轉(zhuǎn)移到另一物體上,從而使核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)目改變,物體在摩擦過(guò)程中失去電子,它所帶的負(fù)電荷總數(shù)比原子核的正電荷少,就顯示出帶正電;相反,本來(lái)是中性的物體,在摩擦過(guò)程中得到電子,它所帶的負(fù)電荷總數(shù)比原子核的正電荷多,它就顯示出帶負(fù)電,所以兩種不同的物體相互摩擦后,一種物體帶正電,另一種物體帶負(fù)電,且它們所帶電的電量相等,摩擦起電的實(shí)質(zhì)就是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中電荷總數(shù)是不變的。
我們生活中經(jīng)常會(huì)與靜電打交道,有時(shí)靜電現(xiàn)象會(huì)給我們帶來(lái)或大或小的麻煩,如干燥的天氣騎自行車(chē)下車(chē)后褲腿上常沾滿灰;梳頭的時(shí)候頭發(fā)會(huì)豎起來(lái);摩擦使物體帶上了過(guò)高的靜電還常常使人焦躁不安、頭痛、胸悶、呼吸困難、咳嗽等,為了防止這些的發(fā)生,室內(nèi)要保持一定的濕度,室內(nèi)要勤拖地、勤灑水,或用空氣加濕器加濕(但要注意加濕器的清潔衛(wèi)生),因?yàn)樵黾訚穸龋墒咕植磕Σ廉a(chǎn)生的靜電比較容易釋放掉,潮濕的天氣里不容易做好摩擦起電試驗(yàn),就是這個(gè)道理;要勤洗澡、勤換衣服,以消除人體表面積聚的靜電荷,發(fā)現(xiàn)頭發(fā)無(wú)法梳理時(shí),將梳子浸入水中片刻,便可以將頭發(fā)梳理服帖了;脫衣服之后。用手輕輕摸一下墻壁,摸門(mén)把手或水龍頭之前也要用手摸一下墻,將體內(nèi)靜電“放”出去,這樣靜電就不會(huì)傷你了,干燥的天氣里,應(yīng)選擇柔軟、光滑的棉紡織或絲織內(nèi)衣,盡量不穿化纖類(lèi)衣物,以使摩擦產(chǎn)生靜電的危害減少到最低限度,同時(shí),我們也應(yīng)該盡量選用純棉制品作為衣物和家居飾物的面料,盡量避免使用化纖地毯和以塑料為表面材料的家具,以防止摩擦起電,再如靜電放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電火花,漆黑的夜晚,我們脫尼龍、毛料衣服時(shí),會(huì)發(fā)出火花和“叭叭”的響聲,但這對(duì)人體基本無(wú)害。
靜電危害中最嚴(yán)重的靜電放電可引起可燃物的起火甚至爆炸,在手術(shù)臺(tái)上,靜電火花會(huì)引起麻醉劑的爆炸,傷害醫(yī)生和病人;在煤礦,靜電火花會(huì)引起瓦斯爆炸,會(huì)導(dǎo)致工人死傷,礦井報(bào)廢;在石化企業(yè)、易燃易爆的生產(chǎn)車(chē)間因靜電火花會(huì)造成嚴(yán)重火災(zāi)爆炸事故等,防止靜電放電最簡(jiǎn)單又最可靠的辦法是用導(dǎo)線把設(shè)備接地,這樣可以把電荷引入大地,避免靜電積累,或使用防靜電地毯等,細(xì)心的人會(huì)發(fā)現(xiàn)油罐車(chē)的尾部有一根拖在地上的鐵鏈,就是為了防止油與固體容器摩擦起電,這樣摩擦產(chǎn)生的靜電通過(guò)鐵鏈流向大地達(dá)到放電的效果,裝汽油的桶只能用金屬桶,而不能用塑料桶,因?yàn)槠秃屯澳Σ廉a(chǎn)生的靜電通過(guò)金屬可流向大地,而塑料不導(dǎo)電,汽油和桶摩擦產(chǎn)生的靜電將聚集得越來(lái)越多,電壓過(guò)大時(shí)會(huì)放電,引燃汽油發(fā)生爆炸,造成嚴(yán)重的事故。
任何事物都有兩面性,對(duì)于摩擦起電產(chǎn)生的靜電這一隱蔽的搗蛋鬼,只要摸透了它的脾氣,揚(yáng)長(zhǎng)避短,也能讓它為我們服務(wù),比如,靜電印花、靜電噴涂、靜電植絨、靜電除塵、靜電復(fù)印、靜電生物效應(yīng)技術(shù)等,已在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用,高壓靜電還能對(duì)白酒生產(chǎn)、酸醋和醬油的陳化有促進(jìn)作用,陳化后的白酒、酸醋和醬油的品味會(huì)更純正,靜電也開(kāi)始在淡化海水、噴灑農(nóng)藥、人工降雨、低溫冷凍等許多方面大顯身手,甚至在宇宙飛船上也安裝有靜電加料器等靜電裝置。