摩擦起電探秘

在干燥和多風(fēng)的秋冬季節(jié)，我們常常會碰到這種現(xiàn)象：晚上脫衣服睡覺時，黑暗中常聽到“噼啪”的聲響，而且伴有藍(lán)光；有時見面握手也經(jīng)常手指剛一接觸到對方，會突然感到指尖針刺般疼痛，令人大驚失色；拉門把手、開水龍頭時也經(jīng)常會有“觸電”的感覺，還時常會發(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，因為這種電荷不流動，被稱為“靜電”，靜電在我們的日常生活中可以說是無處不在，我們的身上和周圍就帶有很高的靜電電壓，幾千伏甚至幾萬伏，平時可能體會不到，人走過化纖地毯時產(chǎn)生的靜電電壓大約是幾萬伏，翻閱塑料說明書時產(chǎn)生的靜電電壓大約7000伏，人體靜電的電壓最高可達(dá)2萬伏左右，在冬天干燥的空氣里人體會帶電，只要一走動，空氣與衣服之間的摩擦就會使人體儲存靜電，因此，當(dāng)手觸及門上的金屬把手等導(dǎo)體時就會放電，感覺就像被麻了一下，那么，摩擦為什么會產(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，頭發(fā)會經(jīng)常隨梳子“飄”起來，越理越亂，這是因為梳子和頭發(fā)摩擦后帶異種電荷，它們相互吸引，故頭發(fā)會隨梳子“飄”起來，又因為每根頭發(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，我國東漢時期的王充在《論衡》一書中提到“頓牟掇芥”等問題，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)扇會發(fā)現(xiàn)扇葉上很臟，是因為電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時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，電子繞著原子核運動，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，本來是中性的物體，在摩擦過程中得到電子，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，摩擦起電的實質(zhì)就是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)移的過程中電荷總數(shù)是不變的。

我們生活中經(jīng)常會與靜電打交道，有時靜電現(xiàn)象會給我們帶來或大或小的麻煩，如干燥的天氣騎自行車下車后褲腿上常沾滿灰；梳頭的時候頭發(fā)會豎起來；摩擦使物體帶上了過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)，因為增加濕度，可使局部摩擦產(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，就是這個道理；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)無法梳理時，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，盡量不穿化纖類衣物，以使摩擦產(chǎn)生靜電的危害減少到最低限度，同時，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，再如靜電放電時會產(chǎn)生靜電火花，漆黑的夜晚，我們脫尼龍、毛料衣服時，會發(fā)出火花和“叭叭”的響聲，但這對人體基本無害。

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)臺上，靜電火花會引起麻醉劑的爆炸，傷害醫(yī)生和病人；在煤礦，靜電火花會引起瓦斯爆炸，會導(dǎo)致工人死傷，礦井報廢；在石化企業(yè)、易燃易爆的生產(chǎn)車間因靜電火花會造成嚴(yán)重火災(zāi)爆炸事故等，防止靜電放電最簡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)心的人會發(fā)現(xiàn)油罐車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，因為汽油和桶摩擦產(chǎn)生的靜電通過金屬可流向大地，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越多，電壓過大時會放電，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，揚長避短，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更純正，靜電也開始在淡化海水、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。