第二节静电的利用及防止。
当两种物体相互摩擦时,一种物体中的电子因受原子核的束缚较弱,跑到另一个物体上去,使得到电子的物体由于其中的负电荷多于正电荷,因而显出带负电;失去电子的物体由于其中的正电荷多于负电荷,因而显出带正电,这就是摩擦起电现象。如玻璃棒与绸子摩擦,玻璃棒带正电。
一静电的防止。
物体所带的电称为“静电”,当其积聚到一定程度时就会发生火花放电现象。这种现象与生活生产密切相连,往往会带来一些不便或危害。消除静电危害主要从“防”和“放”两个方面进行,下面简单介绍几种防止静电危害的方法。
(一)身体上的静电。
当天气非常干燥时,早上起来梳头时,头发会经常随着梳子飘起来,越理越乱;见面握手时,手指刚一接触,就会被电到;穿绝缘性能好的鞋在地板上行走后,当去开门时,被金属门把手电到,指尖如刺般刺痛;晚上**服时,听到噼啪响声。这几种现象都是身体静电对外放电的结果。
防止方法:1.防止头发产生静电,可在清洗头发后尽量使用护发素,防止头发干燥,并且尽量使用木质或角质的梳子梳理头发。在使用塑料梳子时,可将其沾点水后再进行梳理。
2.在干燥的季节尽量穿纯棉衣根,用天然纺织物的床单、被罩,尽量不要穿化纤质地的服装,这样就可以防止摩擦起电。尽可能远离电视机、电冰箱之类的电器,能防止感应起电。
3.避免静电击打,可用钥匙这样的小金属器件碰触大门、水龙头、椅背、等金属物件,消除静电后,再用手去触摸。
4.常洗澡、洗手能让人体表面积累的静电在水中释放掉,室内赤脚走路也可释放体表积累的静电进入地板。
5.室内常用加湿器,或者在取暖器上放一杯水、一块湿毛巾来增加室内的湿度。饲养观赏鱼和摆放一些绿色的盆栽也是调节室内湿度。这便是降低了摩擦起电的条件。
6.饮食上,要多吃蔬菜、水果、酸奶等酸性食品;多饮水,同时补充钙质和维生素c,维持人体正常的电解质平衡,减少静电产生。
(二)地毯中的静电。
当人在地毯上行走时与地毯摩擦所带的电荷,当积累到一定程度时可产生2000v的电压,此时若人伸手去拉金属把手,则会产生火花放电,严重时会造**痉挛。
防止方法:在地毯中夹杂0.05mm—0.07mm的不锈钢导电纤维以消除静电。
(三)汽车上的静电。
汽车静电可分为两类:一是汽车自身的静电,(如座套和坐垫的摩擦而带的电)使乘客感到电击或带来一些其它不便;二是油罐车的静电,专门用来装汽油或柴油等液体燃料的卡车。在灌油和运输过程中,燃油与油罐摩擦、撞击所带的电荷若没有及时被导走,积累到一定程度时,则会产生电火花,引起**。
防止方法:1.纤维物的摩擦是小汽车静电的重要**,所以在选择汽车座套坐垫脚垫等物品时,建议使用真皮、纯棉制品;注重选择车蜡,根据车的特性选择不同类型的车蜡;或者使用一些防静电的电子设备,使静电及时导出。
2.油罐车静电防止的方法一般为在车底上装带一条拖在地上的铁链,将静电导入大地。
(四)飞机上的静电。
飞机在飞行时与空气及云层中微小的冰雹晶体摩擦,使飞机带上大量的静电电荷,积累到一定程度就会影响到飞机的无线电通信。如果在着陆的过程中未被导走,当地勤人员接近机身时,人与飞机间则会产生火花放电,严重时能将人击倒。
防止方法:1.在飞机翼尖与尾部安装放电刷,使飞机产生的静电不断放出,这样飞机就可以安全飞行。
2.机上各连接部位都装有搭铁地线,将各个机件连为一体,可以减少连接点电位差,防止火花放电。
3.使用导电轮胎,飞机在着陆时使静电流入大地。
(五)工厂中的静电。
印刷厂的车间里面,纸张和纸张的摩擦使其沾在一起;纸张和机器及油墨之间的摩擦,常常使其吸在铅板或印刷机的圆筒上面,严重影响连续印刷。在印染厂里,棉纱、毛线、人造纤维上的静电,会吸引空气中的尘埃,从而使印染质量下降。有些工厂由于原料入料、物料搅拌、成品输送或分装等摩擦产生静电,严重者造成火灾。
防止方法:1.增加工作地点和居室的空气湿度,以减少静电的产生。
2.在机器设备上增加接地线,及时把静电导入大地。
二静电的利用。
静电技术,已经广泛应用于基础理论研究、信息工程、空间技术、计算机工程、大规模集成电路生产、环境保护、生物技术、选矿和物质分离、医疗卫生消毒、食品保鲜、石油化工、纺织印染、农业生产等各个领域。现正在形成一个新兴的“静电产业”。在此简单介绍几种静电技术的应用,以期抛砖引玉。
(一)农业方面。
静电喷药。该技术应用高压静电使雾滴充电,带电的雾滴在静电场作用下,快速、均匀飞向并吸附在作物上,减少了雾滴漂移,提高了农药在作物茎叶正反面、隐蔽部位的沉积率,增加了药物与病虫害接触的机会,减少了药液损失,降低了对环境的污染。
静电育种。大量实验研究数据表明,静电场具有生物效应,能够引起生物遗传因子的明显变化,是培育新品种的有效手段。
(二)纺织、印染方面。
静电纺纱。静电纺纱是利用静电感应原理,使纤维带电,从而定向、凝聚、排列、伸直,并由加捻机构加捻成纱的一种纺纱方法。
静电植绒。静电植绒是利用电荷同性相斥异性相吸的物理特性,使绒毛带上负电荷,把需要植绒的物体放在零电位或接地条件下,绒毛受到异电位被植物体的吸引,呈垂直状加速飞升到需要植绒的物体表面上,由于被植物体涂有胶粘剂,绒毛就被垂直粘在被植物体上,因此静电植绒是利用电荷的自然特性产生的一种生产新工艺。
静电复印。复印机利用了静电吸附原理,具有简便、迅速、清晰、可扩印和缩印,还可复印彩色原件等优点。复印机的核心部件是有机光导体鼓(opc)。
它是一个金属圆筒,表面涂覆有机光导体。没有光照时opc是绝缘体,受到光照时变成导体。工作流程:
1.照明和聚焦成像。
复印前先通过机内电路使有机光导体鼓在暗处带电(甲)。复印时强光照在文件上,文件反射的光通过光学系统在鼓上成像,亮处的opc层变成导体,所带的电荷流失,暗处的电荷保留下来。这时在鼓上出现一个电荷组成的“潜像”(乙),肉眼不能看见。
2.静电显影。
有机光导体鼓在转动,潜像经过墨粉盒时,已经带相反电荷的墨粉被吸附在鼓表面带电部位上,鼓表面的潜像变成了可见的像(丙)。
3.转印和定影。
有机光导体鼓继续转动,经过复印纸时把墨粉印在纸上,白纸变成了文件的副本。有机光导体鼓不停地转动,文件就一页一页的复印出来了。墨粉是掺了树脂胶的,复印件要加热,墨粉才能永久的粘在纸上(丁)。
(三)工业方面。
静电除尘。气体除尘方法的一种。利用静电场使气体电离为正离子和电子,电子奔向正极过程中遇到尘粒,使尘粒带负电吸附到正极从而被收集。
常用于以煤为燃料的工厂、电站,收集烟气中的煤灰和粉尘。冶金中用于收集锡、锌、铅、铝等的氧化物。
静电喷涂。静电喷涂可用于工业的喷漆及敷粉。该技术使用某种方法使涂料粒子带上静电荷,并在被涂工件上加上相反的电压,涂料粒子由于库仑力的作用就被涂到工件上。
这种方法可使涂料与工件表面结合得更牢固,而且工件表面凹陷部分也能均匀涂料。同传统技术相比可以节约原料,降低成本。
静电分选。物料经给料系统均匀散布在接地转动电极光滑表面上,带电的物料与接地分选滚筒电极交换,两种不同静电性能不同的物料有差异。然后带电的物料进入分选区,在静电力、重力、离心力等的合力下落。
完成两种不同电性物料的分离。应用在选矿等方面。
(四)医疗卫生、食物保鲜方面。
静电杀菌。静电常温灭菌技术是我国科技工作者率先完成的一项新技术,其中包括电磁杀菌和臭氧杀两项技术。
电磁杀菌技术是采用高压静电场和交变电场、静磁场和交变磁场对液体进行静电常温杀菌技术。它解决了传统灭菌方法难以克服的高温杀菌破坏水果汁、蔬菜汁、啤酒等饮料营养成分的难题,杀菌效率达到100%。
静电臭氧杀菌技术主要是指静电臭氧发生技术。过去是采用点发电技术,臭氧发生量很少现在采用的是面放电技术,臭氧的发生量增加几十倍。因此,成率迅速降低。
臭氧是一种强氧化物,可用于消毒灭菌。臭氧有净化空气、消除臭味之功效。国际上正在进行工业自来水臭氧杀菌技术的研究试验,用以取代化学杀菌方法。
小结。静电应用技术种类繁多,但从技术角度大体可划分为:净化技术、检测技术、生物技术、分离技术、触媒技术和其他延伸技术。
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