静电造成的后果不止头发不干净那么简单

静电造成的后果不止头发不干净那么简单

静电在我们的生活中无处不在,干燥的冬季是产生静电的高峰期,当你碰到门把手或刚从干衣机里拿出来的热毯子时,就会产生类似闪电的放电现象。

静电是人们观察和描述的最古老的科学现象之一。希腊哲学家米利都的泰勒斯(Thales)在他公元前6世纪的著作中指出,如果琥珀擦拭得足够用力,细小的灰尘颗粒就会开始粘在上面。三百年后,泰奥弗拉斯特斯(Theophrastus)继泰勒斯之后,又摩擦各种各样的石头,并观察到了“吸引力的力量”。但是这两位自哲学家都没有找到一个满意的回答来解释他们所看到的现象。

又过了近2000年,英语单词“电”(electricity)才被创造出来,它是基于拉丁语“electricus”,意思是“像琥珀一样”。人们很快认识到电的潜在用途。

在18世纪,人们主要在魔术和杂耍表演中使用静电。例如,魔术师斯蒂芬·格雷(Stephen Gray)用一个莱顿瓶给悬挂在丝绳上的年轻人充电,然后展示他如何通过静电翻书,或者仅仅利用静电吸引提起小物体。

静电是如何产生的?

静电的产生主要是由于为电荷之间的相互作用。在原子尺度,负电荷由称为电子的微小基本粒子携带。大多数电子都整齐地包裹在物质的主体中,无论是坚硬的石头,还是柔软的的人体组织。然而,许多电子也恰好位于物质的表面。每种物质以其不同的特性强度抓住这些表面电子。如果两种物质相互摩擦,电子就会从“较弱”的物质中被扯出来,并附着在具有更强约束力的物质上。

这种电子转移就会产生静电火花,这种现象很常见,比如孩子从游乐场的滑梯上滑下来,脚在地毯上拖来拖去,或者有人脱下羊毛手套去握手,都会产生静电火花。

在干燥的冬季,空气湿度很低时,这种现象更会频繁发生。干燥的空气是电绝缘体,而潮湿的空气起着导体的作用。与潮湿的空气相比,在干燥的空气中,电子以更强的结合力被困在物质表面,无法返回原来的物质表面,也就无法使电荷再次均匀分布。

当一个带有多余负电荷的物体靠近另一个带有较少负电荷的物体时,就会产生静电火花,而多余的电子足够大,足以使电子“跳跃”。电子从它们聚集的地方流到你接触到的下一个物体上, 当电子无处可去时,电荷会在表面积聚,直到达到临界最大值,并以微小闪电的形式放电,这时给电子一个可以移动的地方,比如你伸出的手指——你肯定会触电的感觉。

静电的力量

虽然有时令人烦恼,但静电中的电荷量通常相当少,所以不会给人带来危险。虽然静电电压可达典型电源输出电压的100倍左右,然而,这些巨大的电压不用担心,因为电压只是测量物体之间的电荷差。危险是电流,它表示有多少电子在流动。由于通常只有少数电子在静电放电中被传输,所以这些电击是没有危险的。

然而,这些静电可能会对敏感的电子产品造成致命的伤害,比如计算机的硬件部件。仅由几个电子携带的小电流就足以把它们炸坏。这就是为什么在电子行业的工人必须保持接地,接地很容易做到,只要触摸一个金属部件或握着一把钥匙就可以了。更严重的威胁是在可燃气体附近的静电。这就是为什么在加油站触碰油泵前最好先接地的原因。

在日常生活中,减少负电荷积聚的最好方法是使用加湿器来增加空气中的湿度。此外,使用保湿霜来保持皮肤湿润也会有很大的不同。在衣物上涂上少量的织物柔软剂,可以防止衣物在滚筒式烘干过程中产生更多的电荷。

利用静电

尽管静电会带来麻烦和潜在的危险,但它也有好处。

现代技术的许多日常应用至关重要地依赖于静电。例如,复印机利用电引力将带电荷的色调粒子“粘”在纸上。空气清新剂不仅能使房间闻起来很好,还能通过向灰尘颗粒上释放静电来消除异味。

同样,现代工厂的烟囱也使用带电板来减少污染。当烟雾颗粒向上移动时,它们从金属栅格上吸取了负电荷。一旦带电,它们就会被烟囱另一侧带正电的板所吸引。最后,带电的烟粒子收集到一个托盘上进行处理。

静电也进入了纳米技术领域,例如,它被用来通过激光束拾取单个原子。这些原子可以被操纵用于各种各样的用途,就像在各种计算应用中一样。中另一个令人兴奋的应用是控制纳米气球,通过静电可以在充气和折叠状态之间切换。这些分子机器有朝一日可以将药物输送到体内的特定组织。

自从静电被发现以来,它已经存在了2500年。尽管如此,它仍然是一件令人好奇和讨厌的事情,同时静电也被证明对我们的日常生活很重要。