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第九章 静电

Lesson 9/11 | Study Time: 20 Min


9.1 静电


静电



日常生活中的静电现象


静电其实就在我们身边,以下是一些常见的静电现象:



  • 撕开塑胶套:撕开免洗筷的塑胶套时,塑胶套会吸附在手上。

  • 烘干机里的衣服:取出衣服时,有时会听到“霹雳啪啦”的声音。

  • 保鲜膜沾手:快速撕开保鲜膜时,保鲜膜容易黏在手上。

  • 梳头发:冬天用塑胶梳子梳头发,头发容易打结或“飞起来”。

  • 吸头发的小实验:用塑胶垫板在衣服上摩擦后,它能把头发吸起来!

  • 汽车静电:高速行驶的汽车因与空气摩擦而带静电,汽车后拖地的铁链可以把静电导入地下,避免危险。




静电形成的原因


静电的产生和物质的结构密切相关:























物质结构 解释
原子 所有物质由原子组成,原子内有带正电的质子和带负电的电子。
电中性 正常情况下,质子数 = 电子数,原子整体呈电中性。
摩擦起电 物体摩擦时,电子会从一个物体转移到另一个物体,导致:

  • 失去电子的物体带正电。

  • 得到电子的物体带负电。




小知识点:

  • 两个物体摩擦后,带电的电性相反,电量相等。

  • 静电不能凭空产生或消失,只是电子在转移。





静电的种类


静电分为两种:正电荷和负电荷。



















实验 结果
丝绢和玻璃棒摩擦 玻璃棒带正电,丝绢带负电。
毛皮和塑胶尺摩擦 塑胶尺带负电,毛皮带正电。

静电的性质:



  • 同性电相斥,异性电相吸。

  • 不带电的物体会被带正电或负电的物体吸引。













9.2 摩擦起电的原因


摩擦起电的原因



摩擦起电的原理


摩擦起电的原因在于不同物质束缚电子的能力不同。



  • 束缚电子能力:某些物质的原子核对电子的吸引力较弱,电子容易“挣脱”原子核的束缚。

  • 电子转移:当两种物质相互摩擦时,电子会从束缚能力弱的物质转移到束缚能力强的物质上。



简单比喻:

  • 电子就像“顽皮的小孩”,如果原子核“管不住”,它就会跑到别的地方去。

  • 摩擦就像“推力”,帮助电子从一个物质跑到另一个物质。





实验现象


通过实验可以观察到摩擦起电的现象:


实验步骤:



  • 用丝绸分别摩擦玻璃棒和保鲜膜。

  • 将摩擦后的玻璃棒和保鲜膜靠近。


实验结果:



  • 玻璃棒和保鲜膜会相互吸引。

  • 说明保鲜膜经丝绸摩擦后带负电荷,而玻璃棒带正电荷。


生活中的例子:



  • 冬天脱毛衣时,毛衣和身体摩擦,毛衣可能带负电,而身体带正电。

  • 用塑胶尺梳头发,头发和尺子摩擦后,塑胶尺带负电,可以吸起小纸屑。




物质束缚电子能力比较































物质 束缚电子能力 摩擦后电性 特点
玻璃棒 最弱 带正电 最容易失去电子。
丝绸 中等 带负电 既能失去电子,也能获得电子。
保鲜膜 最强 带负电 最容易捕获电子。



摩擦起电的规律



  • 失去电子的物体带正电,例如:玻璃棒。

  • 获得电子的物体带负电,例如:保鲜膜。

  • 电荷守恒:摩擦过程中,电子只是从一个物体转移到另一个物体,总电荷量保持不变。




摩擦起电的应用



























现象 原因 应用或解决方法
塑胶尺吸小纸屑 摩擦后塑胶尺带负电,吸引未带电的小纸屑。 用于静电实验。
冬天头发飞起来 梳头时头发和梳子摩擦,头发带正电,互相排斥。 使用木梳子减少静电。
静电除尘器 静电吸附灰尘颗粒。 用于空气净化器或清洁设备。












9.3 静电的利用与防范


静电的利用与防范



自然界中的静电现象


1. 闪电的形成



  • 雨滴带电:雨滴在上升气流中摩擦,带上电荷,形成带电云层。

  • 静电感应:带电云层接近地面时:

    • 对地面产生静电感应,使地面带上相反电荷。

    • 使附近的其他云层也受到感应而带电。



  • 正负电中和:带正电的云层与带负电的云层距离过近时,正负电相吸并发生中和,释放大量光和热,产生闪电和雷声。

  • 恢复不带电状态:放电后,云层恢复不带电的状态。


2. 避雷针的作用


避雷针通过尖端释放建筑物上的感应电荷,减少闪电发生的概率。


即使发生雷击,避雷针也能将强大的电流通过导线导入地底,保护建筑物免受损害。




静电的利用


1. 空气净化器


原理:



  • 气流通过前置滤网,过滤较大的尘粒。

  • 通过电离区,使尘粒带上电荷。

  • 带电尘粒被相反电荷的电板吸附。

  • 后置滤网进一步过滤剩余尘粒,送出洁净空气。


效果:高效清除空气中的灰尘和污染物。


2. 喷漆技术


原理:车体带正电,涂料带负电。喷出的涂料微粒因正负电荷相吸,被均匀吸附到车体表面。


优点:快捷、均匀,减少涂料浪费。


3. 静电喷洒技术


传统农药喷洒的缺陷:农药雾滴漂移,导致农药流失、施药效果降低,甚至造成环境污染。


静电喷洒技术:



  • 原理:静电喷嘴带正电,喷出的农药水珠带正电;农作物叶子带负电,吸引正电荷的农药水珠。

  • 优点:增加覆盖率和均匀度,提高喷药效果,降低用药量。




静电的危害





































危害场景 原因 后果
混纺衣服沾灰 静电吸附灰尘。 衣服表面灰尘难以清除。
制药厂 静电吸附尘埃。 药品达不到纯度标准。
手术台 静电火花引燃麻醉剂。 可能引发爆炸。
煤矿瓦斯爆炸 静电火花点燃瓦斯气体。 造成严重安全事故。
汽车收音机干扰 轮胎摩擦路面产生静电干扰信号。 无法正常接受广播信号。



静电的防范


1. 防止静电火花



  • 加油站工人穿纯棉服装:纯棉服装具有抗静电功能,防止静电火花引发火灾。

  • 油罐车拖地带:油罐车行驶时,油与罐体壁摩擦产生静电,拖地带将静电导入地面,避免火灾。


2. 防静电设备



  • 防静电腕带:电子元件易被静电破坏,维修人员需佩戴防静电腕带,腕带通过导线将人体静电导入地面。

  • 飞机轮胎的导电橡胶:飞机与大气摩擦累积静电,导电橡胶将静电及时传入地面,保护飞机和乘客安全。