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接触、摩擦、分离产生静电机理

发布时间:2022-06-15 15:06人气:

      工业生产和日常生活中,摩擦起电是极为普遍的现象。然而,摩擦带电离不了接触、摩擦、分离这三个过程,下面简述之。

      (一)带电的三个过程

      1.接触——电荷转移

      两种不同物体接触,当接触界面间距小于25×10-8cm(埃数量级)时,在界面上发生电荷转移,形成所谓的“偶电层”,即界面一侧带负电,另一侧带正电。如图1所示。

图1.jpg

图1 物体接触时偶电层的形成及电荷转移

2.摩擦——起电

      接触物体在外力作用下作相对位移时,“偶电层”两侧的电荷从“偶电层”中分离出来并随各自的物体带走,物体的电荷平衡受到破坏。摩擦物体双方将各自带上极性相反电量数值相等的电荷。

3.分离——电荷积累、呈带电状态

      摩擦起电的物体分离时,接触界面的电荷也产生分离,见图2。极性相反的电荷会互相吸引、结合、中和,并从物体的表面、体内或空间泄漏、消散。这种静电的起电和消散是同时发生、进行的。泄漏、消散速度的快慢因材料不同而不同,有的很快,有的则很慢。泄漏、消散慢的物体会造成电荷过剩,当产生的电荷多于泄漏、消散、中和的电荷时,会引起电荷积累,使物体呈带电状态。即所谓的带静电。同时,电荷积累的多少与物体分离的速度也有密切的关系。因为,界面分离时,界面间隙中的电场增强而产生部分电荷的中和,分离速度越快,电荷积累越多。

图2.png

图2 伴随着物体分离的电荷分离    

(二) 静电带电的本质

      物质摩擦带电的本质是物体中少量杂质的作用。因此,

1.纯净的物质是不会产生静电的,自然不会带电。

2.含有大量杂质的物质,也会呈不带电状态,因为即使产生静电也会很快中和或消散掉。

3.唯独含有少量杂质的物质,摩擦起电大、也不易中和、泄漏、消散,造成电荷积累,成为带电的物体。物质的电阻率在1010~1015Ωcm范围时,容易产生静电,且不易泄漏。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、赛璐珞等塑料,其电阻率在1010~1015Ωcm范围,易带静电。


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