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工业静电的产生

发布时间:2017-01-04 21:02:00点击率:

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(一)产生静电的内因

1.物质的逸出功不同任何两种固体物质,当两者作相距小于25×10 8cm的紧密接触时,在接触界面上会产生电子转移现象,
这是由于各种物质逸出功不同的缘故。两物体相接触时,逸出功较小的一方失去电子带正电,而另一方就获得电子带负电。因此,可以把不同物质按照得失电子的难易,亦即按照起电性质的不同,排成一个静电带电序列。如北川序列(1985年)为:


(+)玻璃一头发一尼龙一羊毛一人造纤维一绸布一醋酸人造丝-奥纶-纸浆和滤纸-黑橡胶-维尼纶一可耐尼龙一赛璐珞一玻璃纸-聚苯乙烯一聚四氟乙烯(一)

2.物质的电阻率不同由高电阻率物质制成的物体,其导电性能差,带电层中的电子移动比较困难,构成了静电荷积聚的条件。例如,两物体紧密接触时,接触界面上形成了双电层,如物质均为导体,纵然分离的速度很快,先分离部分的电子总能很容易地通过最后分离的接触点泄漏返回原处,两物体分开后仍然各自表现为电中性。但若此两物体或其中之一由绝缘物质构成,物体分离后就有一部分电子回不到原来的物体上去,因而两物体均出现带电性。又例如,绝缘物体上吸附了带电灰尘,电荷难以通过绝缘物泄漏掉,使物体对外显示了电性。

从实践可知,物体电阻率在10的6次方~10的8次方 6Ω·cm以下的,即使上面载有电荷,也可瞬间消失;电阻率在10的8次方~10的10次方Ω·cm之间者,通常带电量是不大的;电阻率在10的10次方~10的13次方Ω·cm之间者容易带静电,是防静电工作的重点对象;当电阻率大于10的15次方Ω·cm时,物体就不易产生静电,但一旦带有静电,就难以消除。如汽油、苯等电阻率在10的11次方~10的15次方Ω·cm之间,它们是容易起静电的。

必须指出,水是静电的良导体,但当少量水夹在绝缘油品中,因为水滴与油品相对流动时要产生静电,反而会使油品静电量增加。金属是良导体,但当它与大地绝缘时,就和绝缘体一样,也会.带有静电。

鉴别固体表面导电性,可用表面电阻率来考核。表面电阻率在10的9次方 Ω以下的物体表面,当有良好静电接地时,静电荷就积累不起来。

3.介电常数不同介电常数也称电容率,是决定电容的一个因素。在具体配置条件下,物体的电容与电阻结合起来,决定了静电的消散规律。如果液体相对介电常数大于20,并以连续性存在及接地,一般说来,不管是输送还是储运,都不大可能积累静电。

(二)产生静电的外因

1.紧密的接触和迅速的分离任何物体的表面都是不平滑的,相互接触只能作到多点接触,当接触距离小于20×10的-8次方Ω cm时,电子就有转移,即形成了双电层。如果分离的速度足够迅速,物体即可带电。

摩擦就是紧密接触和迅速分离反复进行的一种形式,从而促进了静电的产生。

紧密接触、迅速分离的形式还有如撕裂、剥离、拉伸、加捻、撞击、挤压、过滤及粉碎等。

2.附着带电某种极性的离子或带电粉尘附着到与地绝缘的固体上,能使该物体带上静电或改变其带电状况。物体获得电荷的多少,取决于物体对地电容及周围条件,如空气湿度、物体形状等。人在有带电微粒的场合活动后,由于带电微粒吸附于人体,因而人也会带电。

3.感应起电在工业生产中,带静电的物体能使附近不相连的导体,如金属管道、零件表面的不同部位出现带有电荷的现象,这就是静电感应起电。

4.电解起电将金属浸入电解溶液中,或在金属表面形成液体薄膜,由于界面上的氧化一还原反应,金属离子将向溶液扩散,即在界面形成电流。随着这一过程的进行,界面上出现双电层,形成电位差。在一定条件下,这个电位差足以阻止金属离子继续溶解,达到平衡状态。平衡状态遭到破坏时,金属离子再度扩散,又形成电流。

因此,固定的金属与流动的液体(电解液)之间将会产生电流。最常见的就是液体在管道内流动而带电的现象。

在电解起电中,强酸性材料容易带负电,强碱性材料容易带正电。

5.压电效应起电某些固体材料在机械力的作用下会产生电荷。压电效应起电的特点是在试件同一表面上,同时存在分布不均匀的正负电荷。

压电效应产生的电荷密度较小,但在局部面积上,同时存在分布不均匀的正负电荷,仍有可能具有引起爆炸的能量。

6.极化起电绝缘体在静电场内,其内部和外表面能带电荷,是极化作用的结果。在绝缘的容器内盛装带电物体,容器外壁具有电性,就是此原因。

按分子结构不同,极化分为两类:一是非极性分子极化。在外电场作用下,构成分子的正、负电荷发生相对移动,排列有序,在表面上分别出现束缚电荷。外电场愈强,束缚电荷也愈多;二是极性分子的极化。这些极性分子由于热运动,电矩方向排列混乱,总体上不显电性。在外电场作用下,电矩有沿外电场转动的倾向,但并非全部作有序排列。外电场愈强,分子排列愈整齐。

7.喷出带电粉体、液体和气体从截面很小的开口处喷出时,这些流动物体与喷口激烈摩擦,同时流体本身分子之间又互相碰撞,会产生大量的静电。

8.飞沫带电喷在空间的液体,由于扩展飞散和分离,出现了许多小滴组成的新的液面,产生静电。 

另外还有淌下、沉浮、冻结等多种产生静电的方式。

需要指出的是,产生静电的方式不是孤立单一的,如摩擦中起电的方式就包括了接触带电、热电效应起电、压电效应起电等几种形式。

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