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静电的物理现象及其危害

带电物体在其附近空间产生静电作用,这种由带电体产生静电作用的附近空间,称为静电作用场。由于静电场的存在,在带电体附近便呈现出各种静电现象,如静电力学现象、静电放电现象以及静电感应现象等。并且,由于这些物理现象又将引起各种静电危害与事故。

  (1) 静电力学现象及其引起的危害

  带静电物体在其附近空间产生的电场具有电能,从而使其他物体具有被吸引或被排斥的作用力。静电场的作用力仅及磁铁作用力的万分之一大小。因此,静电的力学现象只对于毛发、纸片、尘埃等轻小物体起作用,而对重物却不起作用。

  在生产过程中,由于静电的力学作用将导致粉末堵塞筛网,或粉末粘附在输送管道和管道转弯处而造成输送不畅。而且静电斥力还使粉尘飞散,收集困难。在纺织生产中,静电力会使线纱缠绕、漂丝、绕线不紧,甚至造成线纱混乱而使织机停车。在印刷中,由于静电力作用而使纸张吸附而造成不能翻页或套印不准,或因油墨带电而使印刷不匀。在医院,电子器件生产车间和计量容器里,因静电力而吸附灰尘,造成污染、产品质量不良和计量误差等各种故障和危害。

(2) 静电放电现象及其引起的危害

  在生产过程中,当物体的静电积聚到一定程度,或其电位高于周围介质的击穿场强时,就会发生静电放电现象。这种静电放电现象是电场能量引起带电体周围空间的气体发生电离而产生的能量释放过程,即静电能量转变为热能、光能和声能的过程。

  根据静电放电的发光形态,静电放电可以分为电晕放电、刷形放电、火花放电以及沿带电体表面发光的表面放电。

  电晕放电一般发生在相距较远,且表面有尖凸的不同电极间。放电时使局部空气电离,其放电能量较小。

  刷形放电多发生在绝缘体上。放电时电极间的空气被击穿,形成具有许多分支的放电通道。这种放电能量略大于电晕放电能量。

  火花放电多发生在金属物体之间。放电时电极间的空气被击穿,形成了很集中的放电通道。此种放电能量释放快且集中,因此其引燃的危险性最大。

  导体放电时,其上电荷一次全部消失,即静电场所储存的能量一次集中释放,因此有较大危险性。绝缘体放电时,其上电荷不能一次放电全部消失,其静电场所储存的能量也不能一次集中释放,因此危险性较小。但是,当爆燃性混合物的最小引燃能量很小时,绝缘体上的静电放电火花也能引起混合物燃烧或爆炸。而且,正是由于绝缘体上的电荷不能在一次放电中全部释放,因此使得带电绝缘体具有多次放电的危险性。

  静电放电可导致生产故障,可使半导体元件遭受破坏,并使使用这些元件的电子装置等发生误动作并出现故障;静电噪声可引起信息误差;可引起火灾和爆炸;以及对人体产生静电电击,引起皮炎或皮肤烧伤等伤害。

  (3) 静电感应现象及其引起的危害

  静电感应是在静电场影响下,引起物体上电荷重新分布的现象。这个表面上的感应电荷有正负两种,而整个物体中的正负电荷则处于平衡状态,因此其总带电量为零。但由于表面正负电荷完全分离而存在,因此它和表面带有静电是相同的,并由此也将出现上述的静电力学现象和静电放电现象。而由于这些静电现象的存在,又将引起如前所述的一系列静电危害和事故。被绝缘的良导体如受到静电感应是非常危险的。为此,为了防止液体、粉体输送作业中使用的软管带、薄膜、绕线骨架、旋转机的转子等受到静电感应,都必须进行静电接地。


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