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靜電的應(yīng)用及危害

hcf886
2019年全國“最美科技工作者”,擅長中學(xué)物理教法及科普
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空氣干燥的冬季,漆黑的夜晚,我們脫尼龍、毛料衣服時,會發(fā)出火花和“噼里啪啦“的響聲;用塑料梳子梳頭發(fā),彼此間相互吸引,難分難舍,且越梳頭發(fā)越蓬松;有時伸手去拉金屬門把手時,有被電擊的感覺;油罐車拖在地上的鐵鏈,通訊電纜外面包的鉛皮起什么作用?雷電如何形成的?你知道靜電復(fù)印、靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨的道理嗎?這些都跟靜電有關(guān)。靜電是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷或者說不流動的電荷。當(dāng)電荷聚集在某個物體上或表面時就形成了靜電。靜電無處不在,它存在于我們周圍的一切物質(zhì)之中,包括人類在內(nèi)的生物和非生物。為什么平時我們感覺不到這些物體帶電?原來物質(zhì)同時帶有兩種電荷:正電荷和負(fù)電荷,正負(fù)電荷數(shù)目一樣多,抵消,呈中性不帶電狀態(tài)。通過摩擦、感應(yīng)、接觸等方式讓電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移出現(xiàn)多余的電荷使物質(zhì)帶上電,帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)。絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電,毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電。比如用塑料梳子梳頭發(fā),原本梳子、頭發(fā)均中性不帶電,通過兩者間摩擦,頭發(fā)中的電子跑到梳子上,頭發(fā)帶上正電,梳子帶上負(fù)電,異種電荷相互吸引,所以頭發(fā)隨梳子飄起來。頭發(fā)都帶正電,同種電荷相互排斥,導(dǎo)致頭發(fā)越梳越蓬松。

靜電現(xiàn)象作為自然界中非常常見的物理現(xiàn)象,在生活中處處可以觀察到.隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展,靜電的應(yīng)用更為廣泛。 靜電復(fù)印機(jī)可大大提高復(fù)制速度;用靜電可以選礦和選種;靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電防腐、靜電冷卻、靜電除垢、靜電印花、靜電涂敷(如油、油漆)、靜電分離、靜電加料器、靜電火箭發(fā)動機(jī)等在各個領(lǐng)域大顯神通,造福人類。靜電噴涂是利用噴槍噴出的油漆微粒帶正電,因相互排斥而散開,形成霧狀,被噴涂的物體帶負(fù)電,對霧狀油漆產(chǎn)生吸引力,把油漆吸到表面。靜電植絨是使絨毛帶電,植在涂有粘著劑的紡織物上,形成像刺繡似的紡織品。靜電除塵可以消除煙氣中的煤粉,除去有害微粒,凈化環(huán)境,或者回收物資,如回收水泥粉塵。除塵器由金屬管和懸在管中的金屬絲組成,分別接高壓電源的正極與負(fù)極,管、絲之間形成強(qiáng)電場,金屬絲附近的空氣分子被強(qiáng)電場電離,成為電子和正離子。電子向著正極金屬管運動的過程中,遇到煙氣中的煤粉,使煤粉帶負(fù)電,吸附到正極金屬管上,最后在重力的作用下落入漏斗中,達(dá)到除塵目的。靜電復(fù)印可以快捷、方便地把圖文資料復(fù)印到紙上,其中心部件是硒鼓。復(fù)印每一頁材料都要經(jīng)過充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印等幾個步驟。充電使硒鼓表面帶正電荷,曝光利用光學(xué)系統(tǒng)將原稿上字跡的像成在硒鼓上,帶正電荷,硒鼓上留下字跡的“靜電潛像”。顯影是帶負(fù)電的墨粉被帶正電的“靜電潛像”吸引,吸附在“靜電潛像”上,顯出墨粉組成的字跡。轉(zhuǎn)印是帶正電的白紙將帶負(fù)電的墨粉吸引到白紙上。紙送入定影區(qū),墨粉在高溫下熔化,浸入紙中,形成牢固的字跡。

萬物有利則有弊, 靜電給人們帶來好處的同時,也存在著一定危害,因而我們也要對其采取必要的防護(hù)。靜電會使人感到疲勞、煩躁、失眠、頭痛。在地毯上行走的人,與地毯摩擦帶靜電,若電荷足夠多,當(dāng)他伸手去拉金屬門把手時,手與金屬之間會產(chǎn)生火花放電,有被電擊的感覺,因此在制造地毯時,夾雜一些不銹鋼絲導(dǎo)電纖維以消除靜電。雷電是大自然中云層累積的正負(fù)電荷劇烈中和產(chǎn)生的電光、雷聲、熱量。避雷針作用是將雷電電流通過自身的接地導(dǎo)體傳向地面,保護(hù)建筑物,高大樹木等避免雷擊。油罐車在運輸過程中油與罐壁、空氣摩擦?xí)a(chǎn)生靜電,靜電積累到一定程度正負(fù)電荷中和放電會產(chǎn)生電火花,引起爆炸。油罐車靠拖在地上的鐵鏈把靜電導(dǎo)入地下以避免電荷積累造成危害。飛機(jī)機(jī)體與空氣、灰塵等微粒摩擦?xí)r會使飛機(jī)帶電,如果不采取措施,會嚴(yán)重干擾飛機(jī)無線電設(shè)備正常工作;在煤礦里靜電會引起瓦斯爆炸導(dǎo)致工人死傷,礦井報廢;紙頁之間的靜電會使紙張粘合在一起,難以分開,給印刷帶來麻煩;制藥廠里,靜電吸引塵埃,會使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的純度;放電視時熒屏表面的靜電容易吸附灰塵和油污,形成一層塵埃薄膜,降低圖像的清晰度及亮度;混紡衣服上常見而又不易拍掉的灰塵,可能因靜電火花點燃某些易燃物體而發(fā)生爆炸等,因而生活中需要靜電屏蔽。屏蔽是對兩個空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離,以控制電場、磁場、電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。即用屏蔽體將元部件、組合件、電纜等或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來,防止干擾電磁場向外擴(kuò)散或用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來,防止它們受到外界電磁場的影響。 如通訊電纜外面包的鉛皮,電子儀器設(shè)備外面的金屬罩,高壓帶電作業(yè)用的屏蔽服,電子儀器的屏蔽線,有線電視信號線外面包裹的一層金屬絲,就是為了靜電屏蔽,使信號不受干擾。日常生活中,個人穿著的衣服要選擇棉制品,不要穿化纖纖維的衣服。手接觸某些物品容易產(chǎn)生靜電,可以洗手把手沾濕。潮濕的空氣可使靜電很快消失,故應(yīng)當(dāng)增加工作環(huán)境的濕度。

器材:紙屑、薄面巾紙、吸管、棉襖毛領(lǐng)、綢布傘套、玻璃管、塑料瓶、絲線、金屬罐、塑料板、剪刀、雙面膠、一次性塑料杯

1、 跳動的紙屑:新拆一根吸管不吸引紙屑,把它用毛領(lǐng)摩擦,發(fā)現(xiàn)吸引紙屑,有些吸附上的紙屑又跳動離開吸管,吸管靠近薄面巾紙,它被神奇吸引。

2、 旋轉(zhuǎn)的吸管:第一根新吸管平放至塑料瓶蓋上靜止,第二根新吸管靠近它,沒反應(yīng)。把二根新吸管用毛領(lǐng)摩擦,一根平放至瓶蓋上靜止,第二根靠近它并沒接觸,發(fā)現(xiàn)平放吸管被排斥著旋轉(zhuǎn)起來。把第二根吸管改為綢布摩擦過的玻璃管,靠近平放吸管,發(fā)現(xiàn)它被吸引著旋轉(zhuǎn)起來。把玻璃管與平放吸管充分接觸后,再重復(fù)實驗,發(fā)現(xiàn)玻璃管靠近甚至接觸平放吸管,它也不動。

3、 內(nèi)外有別:金屬罐內(nèi)外壁均用雙面膠粘上絲線,毛領(lǐng)摩擦過的吸管靠近(沒接觸)金屬罐,發(fā)現(xiàn)外壁絲線被吸引飄起來,而內(nèi)壁絲線紋絲不動。一次性塑料杯內(nèi)壁粘上絲線,摩擦過的吸管靠近塑料杯,發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁絲線被吸附過來。

評論
科普5ea95ab0b115b
儒生級
長知識了。
2023-04-02
hcf886
貢士級
生活現(xiàn)象蘊(yùn)含科學(xué)道理!
2023-04-02