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1、索引江南大学物理系江南大学物理系静电的防治及应用静电的防治及应用1静电的防治及应用索引目目 录录 静电及静电及其分类其分类静电静电的防护的防护 静电静电的利用的利用2静电的防治及应用索引静电及静电及其分类其分类一一.什么是静电什么是静电二二.静电的产生静电的产生三三.静电的分类静电的分类四四.静电的现象静电的现象3静电的防治及应用索引一一.什么是静电什么是静电 物质呈现带电的现象，称为带电现象。物质呈现带电的现象，称为带电现象。按照物质所带电荷的存在与变化状态可分为按照物质所带电荷的存在与变化状态可分为动电（流电）现象和静电现象动电（流电）现象和静电现象。静电现象指静电现象指相对于观察者相对于

2、观察者而言，所带的而言，所带的电荷处于电荷处于静止或缓慢变化的相对稳定状态静止或缓慢变化的相对稳定状态。静电及其分类静电及其分类4静电的防治及应用索引 静电可因多种原因而发生，例如静电可因多种原因而发生，例如物体间物体间的摩擦、电场感应、介质极化、带电微粒的摩擦、电场感应、介质极化、带电微粒附着附着等许多物理过程都有可能导致静电。等许多物理过程都有可能导致静电。二二.静电的产生静电的产生5静电的防治及应用索引三三.静电的分类静电的分类1.摩擦电摩擦电摩擦摩擦-电荷转移与重新分布电荷转移与重新分布-带电带电(v为摩擦速度为摩擦速度,W为摩擦功为摩擦功,W=QU/2静电能静电能)带电量带电量6静电

3、的防治及应用索引玻璃玻璃-羊毛羊毛-锦纶锦纶-绸绸-棉棉-蚕丝蚕丝-醋酸纤维醋酸纤维-涤纶涤纶-晴纶晴纶-聚脂聚脂-聚乙烯聚乙烯静电序列静电序列:前后两材料接触，前者带正电后者前后两材料接触，前者带正电后者带负电：带负电：两物体经相互摩擦分开时，通常介电常数大的两物体经相互摩擦分开时，通常介电常数大的材料带正电，介电常数小的材料带负电材料带正电，介电常数小的材料带负电.科茵科茵(Coehn)定则定则:7静电的防治及应用索引导体的静电感应导体的静电感应2.感应电感应电1)静电感应现象静电感应现象(electrostatic induction）一一一一一一a)现象现象导体在电场中其自由电荷重新分

4、布导体在电场中其自由电荷重新分布8静电的防治及应用索引9静电的防治及应用索引c)外表面电荷分布规律外表面电荷分布规律曲率大处曲率大处(尖、凸）尖、凸）,电荷面密度大电荷面密度大,曲率小处曲率小处(平、凹）平、凹）,电荷面密度小电荷面密度小.16静电的防治及应用索引四四.静电的现象静电的现象 大气闪电、电解、气流、风沙、冰雪、大气闪电、电解、气流、风沙、冰雪、烟尘烟尘 绝大多数带电云底层带绝大多数带电云底层带负电负电,顶层带正电顶层带正电 因此，可以毫不夸张地说人类生活在因此，可以毫不夸张地说人类生活在静电的海洋之中。静电的海洋之中。1.自然界中的大气静电现象自然界中的大气静电现象17静电的防治

5、及应用索引避雷针的工作原理避雷针的工作原理云层带电云层带电绝大多数带电云底层绝大多数带电云底层带负电带负电,顶层带正电顶层带正电接地接地静电感应静电感应-电晕放电电晕放电-雷击雷击-入地入地18静电的防治及应用索引 工业生产中，由于物体间的机械分离、工业生产中，由于物体间的机械分离、与带电的物体接触或孤立导体上的静电感应与带电的物体接触或孤立导体上的静电感应作用，存在着大量的静电现象。作用，存在着大量的静电现象。在纺织工业中，使用的自由端静电纺纱；在纺织工业中，使用的自由端静电纺纱；在橡胶工业中，合成橡胶从苯槽中出来时，在橡胶工业中，合成橡胶从苯槽中出来时，静电位可达静电位可达 250 kv；

6、在印刷和造纸工业中，纸离开辊筒时在印刷和造纸工业中，纸离开辊筒时静电位可达静电位可达 10 20 kv；2.工业中的静电现象工业中的静电现象19静电的防治及应用索引油罐车油罐车(接地链条接地链条)粉尘、粉状物的运输与粉尘、粉状物的运输与防止爆炸（水泥、面粉防止爆炸（水泥、面粉等）等）油罐车在马路上行驶时，轮胎摩擦起电，油罐车在马路上行驶时，轮胎摩擦起电，油料本身由于摇晃也起电。油料本身由于摇晃也起电。20静电的防治及应用索引 在汽车运输工业中，轮胎在一般车速在汽车运输工业中，轮胎在一般车速下可充电下可充电15 50 kv，传递皮带上带电传递皮带上带电 30 40 kv，最高达最高达 80 kv

7、；在塑料工业中，塑料制品表面经摩擦在塑料工业中，塑料制品表面经摩擦其电位可达其电位可达 1 kv 以上，赛璐璐互相摩擦时以上，赛璐璐互相摩擦时带电电位高达带电电位高达 40 kv；在粉碎工业中，大多数粉体，在传输及在粉碎工业中，大多数粉体，在传输及加工中都会起电；加工中都会起电；在电子工业中，由于产品的小型化，在电子工业中，由于产品的小型化，对静电愈加敏感。对静电愈加敏感。21静电的防治及应用索引石油管道中石油的流动与管道接地石油管道中石油的流动与管道接地 在石油工业中，汽油在金属管道中流动时在石油工业中，汽油在金属管道中流动时带负电荷，而管道带正电荷。带负电荷，而管道带正电荷。22静电的防治

8、及应用索引 在朋友见面之际，双方握手的瞬间，出现在朋友见面之际，双方握手的瞬间，出现电击；电击；在气候干燥的季节，脱衣时常听到放电的在气候干燥的季节，脱衣时常听到放电的声响，并伴以在暗处可见的火花；声响，并伴以在暗处可见的火花；当穿着化纤面料的衣裤行走时，衣裤往往当穿着化纤面料的衣裤行走时，衣裤往往会吸附一层尘埃，并且抖而不掉；会吸附一层尘埃，并且抖而不掉；当欣赏电视节目时，会因荧光屏上吸附的当欣赏电视节目时，会因荧光屏上吸附的一层蒙蒙灰尘而影响观看效果。一层蒙蒙灰尘而影响观看效果。3.日常生活中的静电现象日常生活中的静电现象23静电的防治及应用索引 人在绝缘良好的地毯上行走，可带上人在绝缘良

9、好的地毯上行走，可带上 35kv 的静电。的静电。24静电的防治及应用索引瀑布带电瀑布带电山谷中瀑布附近悬浮的雾滴带负电山谷中瀑布附近悬浮的雾滴带负电,瀑布下瀑布下部较大的水滴带正电。部较大的水滴带正电。（负离子多、空气清（负离子多、空气清新）新）大水滴受外力作用破裂后形成的大水滴受外力作用破裂后形成的新小水滴中新小水滴中,较大的带正电较大的带正电,而向而向四周外溅的小水滴带负电。四周外溅的小水滴带负电。水滴带电水滴带电25静电的防治及应用索引静电静电的防护的防护一一.接地法接地法二二.给湿法给湿法三三.抗静电剂法抗静电剂法四四.导电材料法导电材料法五五.静电消除器法静电消除器法六六.静电屏蔽

10、法静电屏蔽法26静电的防治及应用索引 工程中的工程中的“地地”，是指其任何一点的电位，是指其任何一点的电位按惯例取为零的大地或导电物质。按惯例取为零的大地或导电物质。“接地接地”，则是指把物体电气连接到，则是指把物体电气连接到“地地”，即连接到，即连接到能供给或接受大量电荷的物质能供给或接受大量电荷的物质。这里的这里的“地地”，既包括大地，也包括，既包括大地，也包括“参考地参考地”。一一.接地法接地法静电的防护静电的防护27静电的防治及应用索引 a.硬接地硬接地，即使物体直接或通过一个低，即使物体直接或通过一个低阻抗同大地相连接。阻抗同大地相连接。b.软接地软接地，即使物体通过一个足够高的，即

11、使物体通过一个足够高的阻抗接往大地，以便发生触电事故时把电流阻抗接往大地，以便发生触电事故时把电流限制在人身安全电流限制在人身安全电流(一般定为一般定为 5 mA)之下。之下。2.接地类型接地类型 直接直接接地、接地、间接间接接地、接地、跨接跨接接地接地1.接地方式接地方式28静电的防治及应用索引3.应用应用 a.设施和设备内的金属导体设施和设备内的金属导体。一般采用一般采用硬接地方式，直接接地或跨接接地类型。硬接地方式，直接接地或跨接接地类型。b.金属导体外部的静电导体、静电亚导金属导体外部的静电导体、静电亚导体体。一般采用硬接地方式，间接接地类型。一般采用硬接地方式，间接接地类型。c.操作

12、者及其使用的器具、工具操作者及其使用的器具、工具。一般一般采用软接地方式，直接接地类型。采用软接地方式，直接接地类型。*对绝缘体对绝缘体,可包上金属物，如油管、油槽车、可包上金属物，如油管、油槽车、油船体、滚筒等油船体、滚筒等29静电的防治及应用索引 用良导体把易生静电的部件用良导体把易生静电的部件(导体导体)接地接地 对绝缘体对绝缘体,可包上金属物可包上金属物 油管、油槽车、油船体、滚筒等油管、油槽车、油船体、滚筒等接地法接地法30静电的防治及应用索引相对湿度相对湿度70%,可防止静电电荷积累。可防止静电电荷积累。例如，汽油装卸时例如，汽油装卸时:湿度湿度35%-40%时时,油罐车静电电位为

13、油罐车静电电位为1100V;湿度湿度50%时时,500-600V;湿度湿度72%,静电电位基本消失静电电位基本消失.二二.给湿法给湿法31静电的防治及应用索引 表面活性剂由亲水和疏水两集团构成，主表面活性剂由亲水和疏水两集团构成，主要以油脂为原料，其作用是使表面吸附水分，要以油脂为原料，其作用是使表面吸附水分，形成水膜，形成水膜，减少电阻率减少电阻率，能赋予塑料或化纤，能赋予塑料或化纤制品等以吸湿性制品等以吸湿性(亲水性亲水性)和电离性和电离性,增强导电增强导电性能性能.三三.抗静电剂法抗静电剂法32静电的防治及应用索引 易生静电部件用导体材料易生静电部件用导体材料,用导电橡胶、涂导电漆或添加

14、石墨、碳黑、用导电橡胶、涂导电漆或添加石墨、碳黑、金属粉末，金属粉末，不同纤维混纺法不同纤维混纺法,用导电纤维制防静电服、用导电纤维制防静电服、穿导电鞋等穿导电鞋等四四.导电材料法导电材料法33静电的防治及应用索引 静电刷静电刷-感应式静电消除器；感应式静电消除器；高压离子流高压离子流-喷喷“离子风离子风”，产生与静，产生与静电电性相反的离子来中和；电电性相反的离子来中和；用放射性元素辐射用放射性元素辐射 (X射线、射线、射线等射线等)静电刷静电刷五五.静电消除器法静电消除器法34静电的防治及应用索引1)不接地空腔导体，腔外导体对腔内无影响，不接地空腔导体，腔外导体对腔内无影响，腔内电场对腔外

15、有影响。腔内电场对腔外有影响。+q+q-q+(electrostatic screening)六六.静电屏蔽法静电屏蔽法35静电的防治及应用索引2)接地空腔导体，则内外电场都无影响接地空腔导体，则内外电场都无影响.3)静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用+q-q屏蔽线屏蔽线屏蔽盒屏蔽盒回目录回目录36静电的防治及应用索引人人 体体 带带 电电一一.人体带电方式人体带电方式二二.人体带电参量的计算人体带电参量的计算三三.静电电击人体的生理效应静电电击人体的生理效应四四.人体静电的防护人体静电的防护37静电的防治及应用索引人人 体体 带带 电电一一.人体带电方式人体带电方式 1）摩擦起电）摩擦起电 2）感

16、应起电）感应起电 3）传导起电）传导起电0U（v）15001000500步行步行坐下坐下抬脚抬脚放脚放脚起立起立坐下坐下人体活动起电结果示意图人体活动起电结果示意图38静电的防治及应用索引1.带电过程中的人体带电量带电过程中的人体带电量 q=I0 RC（1-e-t/RC）q 人体电量人体电量 I0 带电速率或称起电电流带电速率或称起电电流 R 人体对地电阻人体对地电阻 C 人体对地电容人体对地电容二二.人体带电参量的计算人体带电参量的计算2.带电过程中的人体电位带电过程中的人体电位 u=I0 R（1-e-t/RC）式中：式中：u 为带电过程中的人体电位为带电过程中的人体电位 当当t 时，时，e

17、-t/RC 0，此时人体带电电位达最大值，此时人体带电电位达最大值，即即 umax=I0 R39静电的防治及应用索引3.人体对大地的放电电流人体对大地的放电电流 i=I0（1-e-t/RC）式中：式中：i为人体对地放电电流为人体对地放电电流4.人体存储的静电电流人体存储的静电电流 W=CU2/2 式中：式中：W 人体存储的静电能量人体存储的静电能量 C 人体对地电容人体对地电容 U 人体对地电位人体对地电位 40静电的防治及应用索引三三.静电电击人体的生理效应静电电击人体的生理效应带电电位带电电位(KV)电击感程度电击感程度1 无无2 手指外侧稍有感觉手指外侧稍有感觉,微弱放电声微弱放电声3

18、手指有痛感手指有痛感4 手指有针刺状痛手指有针刺状痛5 手心到前腕电击感手心到前腕电击感,看到放电火花看到放电火花6 手指剧痛手指剧痛7 手指全部有痛感手指全部有痛感8 手指到前腕强烈电击感手指到前腕强烈电击感41静电的防治及应用索引四四.人体静电的防护人体静电的防护 1.接地接地a.使用导电性地面或导电性地垫、地毯，使用导电性地面或导电性地垫、地毯，并且人员穿上防静电鞋袜，形成组合接地；并且人员穿上防静电鞋袜，形成组合接地；b.佩戴防静电腕带接地。佩戴防静电腕带接地。42静电的防治及应用索引2.服装防护服装防护 人应穿戴防静电工作服、帽子、手套、人应穿戴防静电工作服、帽子、手套、指套等，不能

19、穿化纤衣服或普通毛料、丝绸指套等，不能穿化纤衣服或普通毛料、丝绸衣物。衣物。43静电的防治及应用索引 3.环境防护环境防护 a.在可能条件下维持足够高，例如在可能条件下维持足够高，例如 65%以上的房间内湿度。以上的房间内湿度。b.使用洁净技术，包括洁净厂房、洗空气使用洁净技术，包括洁净厂房、洗空气浴、吹离子风等，以减少空气中和衣物上的浴、吹离子风等，以减少空气中和衣物上的含尘浓度，是防止人体附着带电的有效措施含尘浓度，是防止人体附着带电的有效措施。44静电的防治及应用索引一一.静电除尘静电除尘二二.静电分离静电分离三三.静电喷涂静电喷涂四四.静电复印、电镀、纺纱、净水等静电复印、电镀、纺纱、

20、净水等五五.静电与农作物生长静电与农作物生长 静电静电的利用的利用45静电的防治及应用索引强电场强电场 电晕放电电晕放电 尘埃带电尘埃带电 管壁堆积管壁堆积(集尘集尘)除尘除尘静电除尘静电除尘和和喷漆喷漆VCD净气出口净气出口烟气入口烟气入口kv尘埃出口尘埃出口电电晕晕放放电电 静电的利用静电的利用一一.静电除尘静电除尘46静电的防治及应用索引“沙里逃金沙里逃金”沙沙金金金属百叶窗金属百叶窗二二.静电分离静电分离47静电的防治及应用索引油水分离示意图油水分离示意图48静电的防治及应用索引 静电喷漆、喷墨打印、静电植绒等静电喷漆、喷墨打印、静电植绒等带电液滴、绒毛等在高压电场中运动，吸附在带电液

21、滴、绒毛等在高压电场中运动，吸附在物体上。物体上。四四.静电复印、静电透镜、电镀、静电复印、静电透镜、电镀、纺纱、净水等纺纱、净水等三三.静电喷涂静电喷涂49静电的防治及应用索引五五.静电与农作物生长静电与农作物生长 大气电场和大气电流对植物的大气电场和大气电流对植物的生长生死攸关，如同阳光、空气、生长生死攸关，如同阳光、空气、水一样。植物生长于大气电场强水一样。植物生长于大气电场强的地方，其光合作用进行得越快。的地方，其光合作用进行得越快。50静电的防治及应用索引大气，植物的尖头树冠、毛状叶片、圆锥花大气，植物的尖头树冠、毛状叶片、圆锥花絮等，都是为满足吸收大气中电荷的需要而絮等，都是为满足

22、吸收大气中电荷的需要而逐步进化成的逐步进化成的“接受天线接受天线”。地表附近场强约为地表附近场强约为130V/m，每秒钟有每秒钟有1800C的正电荷入地，植物为其重要通道。的正电荷入地，植物为其重要通道。51静电的防治及应用索引高压静电种子处理技术高压静电种子处理技术高高压压大颗粒大颗粒 100KV/m 20min（白菜、油菜、萝卜）（白菜、油菜、萝卜）种子种子 场强场强 处理时间处理时间小颗粒小颗粒 30KV/m 5min（黄豆、花生、豌豆）（黄豆、花生、豌豆）对水稻、小麦等种子对水稻、小麦等种子处理后，其产量可提高处理后，其产量可提高5%-10%数据来源数据来源:物理物理 原理技术原理技术

23、应用应用Vol.29,550-552,200052静电的防治及应用索引人工人工静电场设置静电场设置技术技术直直流流高高压压对植物电晕放电对植物电晕放电0.5m上午、下午各上午、下午各2小时小时 1.实用菌实用菌 场强场强 猴头菇猴头菇平菇平菇处理方法处理方法:100kV/m效果效果:猴头菇猴头菇 产量提高产量提高37%时间缩短时间缩短26%平平 菇菇 产量提高产量提高51%时间缩短时间缩短44%数据来源数据来源:物理物理 原理技术原理技术应用应用Vol.29,550-552,200053静电的防治及应用索引2.蔬蔬 菜菜 场强场强 65kV/m 4小时小时/天天 芹菜芹菜油菜油菜韭菜韭菜处理方

24、法处理方法:效果比较效果比较:芹菜芹菜 产量提高产量提高36%时间缩短时间缩短8%油菜油菜 产量提高产量提高31%时间缩短时间缩短17%韭菜韭菜 产量提高产量提高98%时间缩短时间缩短36%54静电的防治及应用索引3.花花 卉卉4小时小时/天天 场强场强120-150kV/m 提前或滞后开花提前或滞后开花8-16天天(正电场提前正电场提前,负电场滞后负电场滞后)处理方法处理方法:效果效果:回目录回目录55静电的防治及应用索引参考文献参考文献1.马文蔚编马文蔚编,第四版第四版,高等教育出版高等教育出版社社,2001年年2.物理物理 原理技术应用原理技术应用Vol.29,550-552,200056静电的防治及应用索引57静电的防治及应用