静电感应的应用技术及危害防护

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静电感应的应用技术及危害防护

摘要:静电是生活中非常常见的一种现象。现代科技技术,已经将静电的应用技术与生活紧密的联系在一起。本文简要的对静电的应用技术进行了概括,并分析了静电的危害与防护。

关键词:静电;应用技术;危害防护

一、关于静电

物质都是由分子组成,分子是由原子组成,原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电,而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和,电荷就会积累使物体带上静电。所以在很多运动的物体在与其它物体接触与分离的过程(如摩擦)就会带上静电。固体、液体和气体多会带上静电。如在干燥的季节人体就很容易带上很高的静电而遭受静电电击。

在外电场的作用下,导体中电荷在导体中重新分布的现象。这个现象由英国科学家约翰·坎顿和瑞典科学家约翰·卡尔·维尔克分别在1753年和1762年发现。如橡胶棒X原已带有负电荷,可称为施感电荷,若将导体D接近带电体X时,由于同性电荷相斥、异性电荷相吸,于是X上的负电荷在D中所建立的电场将自由电子推斥至D的远棒一边,并把等量的正电荷遗留在D的近棒一边,直至D中电场强度为零。如果有一条接地引线接触到导体D,则会有若干电子流向大地。导体D因失去电子而带正电荷,这种电荷称为感生电荷[1]。利用静电感应现象可以使导体带电。早期的一些静电起电机就是根据这个原理制成的。

人体也是导体。由于静电感应作用的存在,当人体接近某些敏感的仪器设备时,能造成干扰甚至损坏,工业生产中的某些粉尘,由于摩擦带电及感应带电作用的反复进行,可以出现大量的电荷积累,出现火花放电及导致爆炸事故,因此须事先采取必要的防静电措施。取一对用绝缘柱支持的金属导体A和B,导体上都贴有金属箔,让A和B彼此接触,这时A和B上的金属箔闭合,表示它们都没有带电。把另一个带正电的金属球C移近导体A,这时A,B上的金属箔都张开了,表示它们都带了电。实验表明,靠近C的导体A带的电荷与C异号。远离C的导体B带的电荷与C同号。这种现象叫做静电感应。一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用,会使导体内部的电荷重新分布,异种电荷被吸引到带电体附近,而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端.这种现象叫静电感应.静电感应产生的原因:放入电场中的导体,其中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动使导体两端分别出现等量异种电荷——感应电荷。故导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动是产生静电感应的原因。

二、静电的应用技术

利用静电感应、高压静电场的气体放电等效应和原理,实现多种加工工艺和加工设备。在电力、机械、轻工、纺织、航空航天以及高技术领域有着广泛的应用。

(一)静电除尘

静电除尘是利用静电场的作用,使气体中悬浮的尘粒带电而被吸附,并将尘粒从烟气中分离出来而将其去除。这是静电应用的主要方面,可用于各种工厂的烟气除尘。

(二)静电喷涂

静电喷漆是在高压静电场作用下,使从喷枪喷出来的漆雾带上电荷,这种带电的漆雾,向带异号电荷的工件表面吸附,沉积成均匀的涂膜。静电喷涂的漆液利用率甚高,可达80~90%。主要用于汽车、机械、家用电器等行业。

(三)静电喷洒

喷洒农药的静电喷雾机和静电喷粉机均装设静电喷头,利用数百到数千伏的高压直流电

源通电到喷头,使药液或药粉颗粒带电,而防治目标则由静电感应而引发出相反极性的电荷,从而使药液或药粉颗粒在静电场作用下奔向防治目标。利用静电作用能显着提高命中率,减少药剂损失和对环境的污染,并可将药剂喷洒到目标的背面以增强防治效果。

(四)静电纺纱

在纺纱过程中利用静电场对纤维的作用力,使纤维得到伸直、排列和凝聚,并在自由端须条加拈时起到平衡的作用,使纺纱能连续进行。是属于自由端纺纱范畴的一种新型纺纱技术。

(五)静电植绒

利用静电场作用力使绒毛极化并沿电场方向排列,同时被吸着在涂有粘合剂的基底上成为绒毛制品。其装置由两个平行板电极构成。其中下电极接地,并在其上放置基底材料和短纤维;上电极板施加高压直流电,两电极间形成强电场。

(六)静电复印

利用光电导敏感材料在曝光时按影像发生电荷转移而存留静电潜影,经一定的干法显影、影像转印和定影而得到复制件。所用材料为非银感光材料。静电复印有直接法和间接法两种。前者将原稿的图像直接复印在涂敷氧化锌的感光纸上,又称涂层纸复印机;后者将原稿图像先变为感光体上的静电潜像,然后再转印到普通纸上,故又称普通纸复印机。

(七)静电制版

静电制版是利用静电复印原理,使具有光电导性能的纸版成为静电照相版。与传统的照相制版相比,静电制版速度快、工序少、成本低、操作简便、节约白银。其中光电导纸版是关键,一般采用成本低、制作易、毒性小的氧化锌纸版,它由氧化锌微粉体分散在绝缘树脂中,并和其他一些物质涂布在纸基上制成。

三、静电的危害及防护

所谓有利即有弊,静电的应用技术在生活的各个方面都给我们带来了极大的便利,但在某些方面也会产生一些危害。在石油、化工、航空航天、火炸药、造纸、印刷、塑料橡胶等都存在静电问题。

(一)静电对人体的危害

在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动,人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。若人体静电超过2-3kV,当人接触接地金属时则会产生静电电击,若静电电压很高,则会对人体心理和生理造成一定的影响。

除静电对人体电击外,研究表明,静电放电产生的电磁场强度很强,这种强电磁场作用时间短但其强度远比手机辐射的电磁场强,且放电的次数非常多,其对人体的作用是不可忽视的。

而人体静电是否与癌症是否有联系,需进一步研究。但是人体长期遭受静电电击和这种强电磁辐射的作用对人体是不利的,所以应穿防静电服与防静电鞋,以及安装检测防静电服和防静电鞋效果的检测仪器与设备,在有条件时应安装静电检测报警装置。

(二)防止静电危害的措施

静电危害的防止措施主要有减少静电的产生、设法导走或消散静电和防止静电放电等。其方法有接地法、中和法和防止人体带静电等。具体采用哪种方法,应结合生产工艺的特点和条件,加以综合考虑后选用。

1.接地:接地是消除静电最简单最基本的方法,它可以迅速地导走静电。但要注意带静电物体的接地线,必须连接牢固,并有足够的机械强度,否则在松断部位可能会产生火化。

2.静电中和:绝缘体上的静电不能用接地的方法来消除,但可以利用极性相反的电

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