的材料轉(zhuǎn)移。當(dāng)接觸后又快速分離時(shí),總有一部分轉(zhuǎn)移出來的電子來不及返回到它們?cè)瓉硭诘牟?/span>料,從而使化學(xué)勢(shì)低的材料因電子過剩而帶負(fù)電,化學(xué)勢(shì)高的材料因電子不足而帶正電。對(duì)絕緣體
而言,由于電子不易移動(dòng),過剩電荷將在接觸表面附近累積。顯然,這種方式產(chǎn)生的靜電荷與相互
接觸的兩個(gè)物體分離的速度有關(guān)。
實(shí)際上,只要兩種不同的物體接觸再分離就會(huì)有靜電產(chǎn)生。但由于摩擦產(chǎn)生的熱能為電子轉(zhuǎn)移提供
了足夠的能量,因此使靜電產(chǎn)生作用大大增強(qiáng)。
當(dāng)兩種物體相互摩擦的時(shí)候,接觸和分離幾乎同時(shí)進(jìn)行,是一個(gè)不斷接觸又不斷分離的過程。分離
速度快、接觸面積大,使得摩擦所產(chǎn)生的靜電荷比固定接觸后再分離所產(chǎn)生的靜電荷的數(shù)量要大得
多。摩擦生電主要發(fā)生在絕緣體之間,因?yàn)榻^緣體不能把所產(chǎn)生的電荷迅速分布到物體整個(gè)表面,
或迅速傳給它所接觸的物體,所以能產(chǎn)生相當(dāng)高的靜電勢(shì)。
表1是常見物體帶電順序表,從帶正電依次排列到帶負(fù)電,其中任何兩種物體摩擦?xí)r,可以按此表
來判斷它們帶電的極性,還可以大致估計(jì)所帶電荷的多寡程度。排在前面的材料與排在后面的材料
相互摩擦?xí)r,前者帶正電,后者帶負(fù)電。同種材料與不同材料相互摩擦?xí)r所帶電荷的極性可能不同
,如棉布與玻璃棍摩擦帶負(fù)電,但與硅片摩擦?xí)r帶正電。棉布與玻璃摩擦后所帶電量大于它與尼龍
摩擦所帶電量。
摩擦產(chǎn)生靜電的大小除了與摩擦物體本身的材料性質(zhì)有關(guān)之外,還要受到許多因素的影響,如環(huán)境
的濕度、摩擦的面積、分離速度、接觸壓力、表面潔凈度等。
靜電產(chǎn)生的另一個(gè)重要來源是感應(yīng)生電。當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體靠近帶電體時(shí),會(huì)受到該帶電體形成的靜電場(chǎng)
的作用,在靠近帶電體的導(dǎo)體表面感應(yīng)出異種電荷.遠(yuǎn)離帶電體的表面出現(xiàn)同種電荷。盡管這時(shí)導(dǎo)
體所帶凈電荷量仍為零,但出現(xiàn)了局部帶電區(qū)域。顯然,非導(dǎo)體不能通過感應(yīng)產(chǎn)生靜電。
3.靜電荷
靜電的實(shí)質(zhì)是存在剩余電荷。電荷是所有的有關(guān)靜電現(xiàn)象本質(zhì)方面的物理量。電位、電場(chǎng)、電流等
有關(guān)的量都是由于電荷的存在或電荷的移動(dòng)而產(chǎn)生的物理量。在科研院所、高等院校、檢測(cè)站和工
礦企業(yè)等部門經(jīng)常需要測(cè)量物體的電荷量或電荷密度。表示靜電電荷量的多少用電量Q表示,其單
位是庫(kù)侖C,由于庫(kù)侖的單位太大通常用微庫(kù)或納庫(kù)
1庫(kù)侖(C)=16微庫(kù)(μC)
1微庫(kù)(μC) =13納庫(kù) (μC)
4.靜電勢(shì)
雖然靜電電荷是表征靜電的濟(jì)直接的參量,但人們又常說靜電電壓幾千伏或幾萬伏。其含義是什么
呢?與那些因素有關(guān)?下面討論這個(gè)問題。
前面已經(jīng)提到,帶有靜電電荷的物體之間或者它們與地之間有一定的電勢(shì)差,這就稱之為靜電勢(shì),
也叫靜電電壓。
實(shí)際環(huán)境中產(chǎn)生的靜電電壓通常是指帶電體與大地之間的電位差。如果將大地作為零電位,靜電帶
電體的靜電電壓顯然有正負(fù)之別,通常說靜電電壓幾千伏或幾萬伏是指其**值。
靜電帶電體與另一個(gè)物體或大地之間的電位差與哪些因素有關(guān)呢?通常把靜電帶電體
與另一個(gè)物體或大地看成一個(gè)電容器。電容器的電容量C、電容器一個(gè)電極上的電荷量Q和電容器兩
個(gè)極間的電位差V之間有如下關(guān)系:
V= (1.1)
從式1.1可以知道,靜電帶電物體的電容對(duì)其靜電勢(shì)有顯著影響。帶電物體與另一個(gè)物體或地之間
的靜電電壓與它們之間的電容量成反比,即電容量越小,靜電電壓越大。靜電荷相同,靜電勢(shì)可能
有數(shù)量級(jí)的差別。
如將式1.1中的電容等效成平板電容器,其電容量C可表示為:
C= (1.2)
A為電容器面積、ε為兩板之間物質(zhì)的介電常數(shù)、d為兩板之間的距離。將(1.2)帶入(1.1)得:
V= (1.3)
從(1.3)式也可以了解與靜電電壓有關(guān)的各因素。
例:人體帶靜電,其靜電電壓與所帶的電荷量Q和人腳與地面的距離d成正比,與兩腳的面積A(如
果人是站立的)和腳底面與地間的物質(zhì)的介電常數(shù)ε成反比。
又例:在桌面的聚乙烯袋的靜電勢(shì)為幾百伏,當(dāng)人將袋子提起離開桌面時(shí),因它對(duì)地間距增大,
電容減小,會(huì)使靜電勢(shì)增加到幾千伏。
5.影響靜電產(chǎn)生的因素
靜電的產(chǎn)生及其大小與環(huán)境濕度和空氣中的離子濃度有密切的關(guān)系。在高濕度環(huán)境中由于物體表面
吸附有一定數(shù)量雜質(zhì)離子的水分子,形成弱導(dǎo)電的濕氣薄層,提高了絕緣體的表面電導(dǎo)率,可將靜
電荷散逸到整個(gè)材料的表面,從而使靜電勢(shì)降低。所以,在相對(duì)濕度高的場(chǎng)合,如海洋性氣候地區(qū)
(如我國(guó)的東南沿海地區(qū))或潮濕的梅雨季節(jié),靜電勢(shì)較低。在相對(duì)鵲偷某『?,如大陆性气候?br>
區(qū)(如我國(guó)的北方地區(qū))或干燥的冬季,靜電勢(shì)就高。與普通場(chǎng)所相比,在空氣純凈的場(chǎng)所(如超凈
車間)內(nèi),因空氣中的離子濃度低,所以靜電更加容易產(chǎn)生。
表1.4是電子生產(chǎn)中產(chǎn)生的靜電勢(shì)的典型值。從中可以看到,同樣的動(dòng)作在不同的濕度下,產(chǎn)生的
靜電電壓可以相差一個(gè)量級(jí)以上