肩负着高达万伏的静电我们为什么没被电晕


一到干燥的秋冬天,就经常会遭受到静电的痛击。递个文件给同事被电一下,开个车门被电一下,脱毛衣就更不用说了,噼里啪啦电个不停!虽然也不是很痛,但是被电了几次后,做什么事都有点后怕了。静电和普通的电有什么不同?为什么一到秋冬季就会有静电产生呢?

静电就是静止的电荷

所谓静电,就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷(流动的电荷就形成了电流)。

 

 

 

物质是由原子构成,而原子包括带正电的质子与带负电的电子。在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围运转,一经外力即会脱离轨道,离开原来的原子而侵入其他的原子。两个不同的物体相互接触分离,就会导致电子走动,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电,若物体分离过程中电荷难以中和,电荷就会积累使物体带上静电。

正电荷聚集的物体上带正静电,负电荷聚集的物体上就带负静电,但无论是正静电还是负静电,当带静电物体接触零电位物体(接地物体)或与其有电位差(电位又称电势,某点相对参考点的电压称作该点的电位,电流能够流动,是因为有高电位和低电位之间的差别。电场中两点的电位差,就是两点的电压。)的物体时都会发生电荷转移,就是我们日常见到的放电现象。

 

常见的静电产生多是摩擦起电以及感应生电。此外,当物体接触到另一个电体时,也会因接触传导起电。我们秋冬季会“浑身带电”的主要原因就是衣物摩擦产生静电,尤其冬天衣服穿得比较多,衣服与皮肤,衣服与衣服,不同物质的电位差都不同,摩擦得越厉害,带电就越多,同时由于秋冬季空气干燥,干燥的空气不容易导电,使产生的静电更容易聚集。

静电为什么会有电击现象

静电产生后,由于现在大部分人的鞋底都是绝缘性良好的材质,电荷不能通过鞋导给大地,就会慢慢聚集,此时人的全身上下充满了静电荷,当触摸零电位的导体时,身上的电荷就会通过这些导体导向大地或空气。

“被静电电到”的实质是放电的过程。由于静电荷的电压很大,当干燥的皮肤接近导体而尚未接触导体时,身上聚集的电荷就会把空气击穿,通过皮肤上离导体最近的那一点瞬间释放,皮肤上的这一点在放电时会通过相当大的瞬时电流,从而产生电击的刺痛感。

人体放电和发生电击的界限是:电荷量达到(2~3)×10-7库仑(1安培电流在1秒内输运的电量,1库仑=1安·秒)以上即会产生静电电击的放电。一般人体静电电位达到3千伏左右就会发生静电电击。

人体带电与静电电击的关系

 

(注:人体的静电容量取100皮法)

静电电压能有多高

人穿非导电鞋时,由于行走等活动会产生、积蓄电荷,并可达到千伏级的电位。

据试验得出,在毛毯上行走所产生最高电位达2450伏,在水磨石地板上重复这些活动,测得最高电位达3500伏~6000伏,如果空气过于干燥,脱化纤衣服时电位可高达万伏。由此可知,人体电位与地面材质有关,还与周围空气的相对湿度、衣物的材质等有关。
身上的静电电压这么高,我们会不会有被电晕的危险?首先了解一下静电特性。

1.高电压(最大时可达数万伏甚至数十万伏)。

2.低电量(人体摩擦产生的电量是毫微库仑级别的,非常少)。

3.放电时间短(只有微秒级别)。

所以,当人体静电放电时,刚感觉到轻微刺痛,电量就已经被释放了。人触电致死的原因是神经痉挛,导致心肌梗塞、脑细胞窒息等,这需要经历一定的时间,积累足够的电量。人体摩擦产生的静电电压虽然足够高,但仅持续数微秒,在皮肤表面进行瞬间放电之后,电流就没有了,对人体并没有什么影响。

尽管静电对人类没有多大的危害,可这时不时被电一下的滋味还是相当不好受的,那我们该如何对付静电呢?

在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。我们不可能做到完全阻止静电产生,但却可以通过一些方法来消除。一方面尽量减少电荷聚集,另一方面就要及时将多余电荷导出。

减少电荷聚集

首先来了解一个知识点,一个物体的绝缘性越好,越容易产生静电。化纤面料比纯棉麻面料更容易产生静电,就是因为纯棉麻的织物绝缘性差,一有静电就会传导出去,而化纤类的面料绝缘性好,静电很容易聚集,因此在干燥的季节衣物、床品尽量选择棉织品和麻织品等。不同材质混搭最容易起静电,如果选择全部穿纯棉,那就会减少很大一部分静电,最糟糕的是纯棉、化纤、皮草混搭在一起,分分钟炸毛。

夏天空气湿润的时候,我们基本上是不会被电到的,因为空气潮湿的时候,由于微小液滴大量存在,空气导电率增加,可以及时将产生的静电导出,电荷不容易在身上积蓄。所以可以在室内使用加湿器,增加空气的湿度,减少静电聚焦。

皮肤干燥的人,体表水分较少,导电率下降,静电不容易被导走,所以确保皮肤水分充足也可以减少静电的聚集。

及时将电荷导出

想马上去静电,最好的方式就是与大地接触放电,由于鞋底多为橡胶、PU(聚氨酯)和PE(聚乙烯)一类的材质,基本不导电,所以如果不怕脏可以用手拍地(或者光脚踩地)。也可以在开门、开水龙头等接触金属物体行为之前,先摸一下墙壁停留几秒,让静电通过墙壁这个导体放掉。墙面粗糙,导出效果会更好,乳胶漆粉刷的墙壁导电性不佳,并不能充分释放静电。

 

在加油站等易燃易爆环境中一般会有一个“静电释放装置”,工作人员要先将自己身上的电荷导到大地中去,以免在后面的工作过程中产生静电,发生危险事故。这个过程我们可以模仿一下。比如用随身携带的金属钥匙,或者未与任何其他导电物体接触过的小件金属物体也可以,比如木桌子上的金属剪刀,床边的金属发卡,塑料笔筒里的金属笔杆,小号金属杯等,这些东西你都可以放心的拿起来用于放电而不会被电到。

先用整个手掌握住钥匙,手与金属的接触面积要尽可能大,再用它的尖端触碰零电位导电物体,比如金属门窗、金属水管、暖气管、金属水槽或家电的金属外壳等等,让钥匙的尖端代替你皮肤上的一点来释放电荷。如果在光线较暗的情况下就会看到在钥匙尖和导电物体之间有一道电弧。这个方法可以让你无痛释放静电。

钥匙也是导体,为什么摸钥匙没事?钥匙一直和你的身体、衣物接触,它与你身体的电位差为零,所以手和钥匙接触不会产生放电现象。钥匙放电的声光效果可能会惊吓到你,但不会真的疼。(马烨华)