静电

物理学电学

引言

静电在日常生活中应用广泛，从物体间的吸引到物体间的排斥。静电通常在物体接触时产生。由于电子在物体间的吸引过程中保持静止，因此会产生静电。空气中多余的离子可以显示静电离子。简单来说，当两个物体彼此之间产生吸引力时，就会产生静电。

什么是静电？

静电是一种常见的电现象，带电粒子从一个物体转移到另一个物体。当正电荷和负电荷不平衡时，由于两个物体彼此吸引，就会产生静电（Allaboutcircuits，2022）。在静电产生过程中，中子和质子大多静止不动，但电子在物体之间转移。

图1：两个物体之间的静电

例如，如果丝绸布摩擦玻璃棒，它们会粘在一起。这里，这两个物体之间产生了一种吸引力，使它们粘在一起。尽管是两种完全不同的材料，但玻璃棒和布由于静电这种电现象而粘在一起。

静电的特性

静电有一些独特的特性，使其与众不同。这种类型的电力主要由于物体正电荷和负电荷的不平衡而产生。由于其特性，静电可以定义为绝缘体和导体。

例如，当头发粘在羊毛帽上时，头发和羊毛帽之间会产生静电。此外，静电现象在干燥季节很常见，因为空气中的水分会阻碍电子的转移（Kim, Kim & Jeong, 2018）。

由于不同物体之间能量的释放，静电不能持续产生。它只能在静止或恒定状态下产生。

静电积累的类型

当电荷在接触的两个物体之间交换时，就会发生静电积累。这种积累可以细分为三种不同类型：接触式、摩擦式和脱离式静电积累。

接触式静电积累

当两个不同的物体接触，并且这些物体的电子相互转移时，就会发生这种静电积累现象。

Contact Static Build-up of static electricity

图2：静电的接触式静电积累

当这两个物体之间的电荷转移完成后，这些物体之间就会立即接触（Keyence，2022）。这种积累是通过物体分离和接触产生静电的原因。

摩擦式静电积累

在摩擦式静电积累的情况下，当两个物体之间发生摩擦时，就会产生静电积累。由于摩擦，这两个物体似乎在它们之间交换电荷，从而产生静电 (Suma et al. 2018)。接触面积越大，静电相应地增加。

图3：摩擦式静电积累

脱离式静电积累

在这个脱离式静电积累部分，当去除保护膜和粘合步骤的物品时，会产生静电。在去除胶带或薄膜时，会发生电荷交换。

图4：脱离式静电积累

静电的产生器

静电可以通过许多过程产生；然而，主要原因包括两个物体之间接触和分离的概念，例如在摩擦时看到的。热量的快速变化可能会产生静电，这在微波炉中可以看到，来自热能的辐射，例如紫外线、X射线会导致电力的产生（Allaboutcircuits，2022）。然而，这些现象在工业中被注意到。通过切割和感应的作用也会产生静电。例如，切割作用在板材切割机中可见，而感应作用则在电场中站立时被注意到。

静电的用途

静电的应用在现代科学领域很常见，包括超级电容器、激光打印机和复印机（Livescience，2022）。然而，它也用于压电材料、制造晶体麦克风以及静电喷漆和沉淀器中的涂料。

结论

在本教程中，重点介绍了通过几种过程产生静电的概念。在日常生活中，我们确实会遇到一些与静电相关的现象，例如由于带电云之间电荷交换而产生的闪电和雷声。

常见问题

Q1. 开发静电发生器使用了哪些两种方法？

静电发生器用于产生静电，然而，静电是通过将摩擦转化为电力而产生的。有两种可能的方法用于产生静电，包括涡轮电效应和与静电力相关的感应。当两个物体彼此靠近时，就会发生涡轮电效应，导致它们之间电荷的转移。

Q2. 闪电现象期间产生什么类型的电力？

在闪电发生期间，会产生静电。静电的产生是由于原子粒子的交换，因此导致产生极短时间的能量产生。这导致了闪电现象的发生。

Q3. 用于测量静电的装置有哪些？

静电不能使用模拟或数字仪表测量；然而，金箔验电器是测量静电大小的唯一仪器。

参考文献

期刊

Kim, D. W., Kim, S. W., & Jeong, U. (2018). 关于脂类：再生天然物质的静电来源和无损能量收集。先进材料，30(52), 1804949。检索自：http://home.skku.edu/~nesel/paper%20files/225.pdf

Suma, K., Sadia, I. W., & Pujani, N. M. (2018). 关于调查12年级学生对静电概念的预备知识。国际环境与科学教育杂志，13(2), 163-172。检索自：http://www.ijese.net/makale_indir/IJESE_2016_article_5a9bfc903dd2f.pdf