靜電的產(chǎn)生及危害課件

第6章雷電和靜電第三節(jié)靜電的產(chǎn)生及危害第6章雷電和靜電第三節(jié)靜電的產(chǎn)生及危害靜電基本概念什么是靜電？處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的電荷相對(duì)穩(wěn)定是指相對(duì)于觀察者而言，物質(zhì)所帶電荷處于靜止或緩慢變化，故其引起的磁場(chǎng)效應(yīng)可以忽略不計(jì)什么是靜電危害？由于某種靜電現(xiàn)象的作用或影響而存在著人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失或環(huán)境（系統(tǒng)）受到破壞的狀態(tài)與條件，統(tǒng)稱為靜電危害靜電基本概念什么是靜電？常見的靜電現(xiàn)象干燥的冬季，脫毛衣或化纖衣服時(shí)的“噼啪”聲從沙發(fā)站起，摸金屬物時(shí)的針刺感用塑料梳子梳頭時(shí)，頭發(fā)會(huì)被梳子吸起來(lái)穿的衣服有時(shí)候吸附在人的腿上常見的靜電現(xiàn)象干燥的冬季，脫毛衣或化纖衣服時(shí)的“噼啪”聲一、靜電的產(chǎn)生靜電是由于物體經(jīng)過摩擦、接觸、剝離等機(jī)械作用后產(chǎn)生的外在表征結(jié)果任何兩種物質(zhì)緊密接觸后再分離，都可能產(chǎn)生靜電。摩擦產(chǎn)生靜電的實(shí)質(zhì)是通過摩擦擴(kuò)大了接觸分離的規(guī)模，使靜電易于產(chǎn)生靜電是如何產(chǎn)生的？摩擦、剝離、接觸、流體噴出、流體流動(dòng)、流體振動(dòng)（攪拌）、液體內(nèi)的沉降等，都可能顯示帶電現(xiàn)象一、靜電的產(chǎn)生靜電是如何產(chǎn)生的？摩擦、剝離、接觸、流體噴出、靜電產(chǎn)生過程

物體接觸，電子穿過交界面相互擴(kuò)散。由于不同原子得失電子能力和外層電子能級(jí)不同，會(huì)使其間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，形成等量異號(hào)的偶電荷層。呈現(xiàn)于界面之間的電位差稱為接觸電位差當(dāng)突然分離時(shí)，偶電荷層發(fā)生畸變，局部電場(chǎng)強(qiáng)度劇烈增加，極板間電荷倒流發(fā)生中和，而非導(dǎo)體材料表面積存電荷，形成帶電現(xiàn)象靜電產(chǎn)生過程

物體接觸，電子穿過交界面相互擴(kuò)散。由于不同原子靜電的起電方式（1）接觸—分離起電（2）感應(yīng)起電（3）破裂起電（4）剝離起電（5）電荷遷移電解、壓電、熱電等也可能產(chǎn)生起電靜電的起電方式（1）接觸—分離起電電解、壓電、熱電等也可能產(chǎn)固體靜電固體靜電可用偶電荷層和接觸電位差解釋接觸電位差極為有限，但固體靜電電位可高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏以上，為什么？電容的變化固體靜電固體靜電可用偶電荷層和接觸電位差解釋電容的變化緊密接觸時(shí)，d非常小，大約25*10-8cm，若分開1cm時(shí)，d增大400萬(wàn)倍，如果接觸電位差0.01V，則分開時(shí)電壓U可達(dá)40000V+緊密接觸時(shí)，d非常小，大約25*10-8cm，若分開1cm時(shí)人體靜電人體靜電主要由摩擦、接觸—分離和感應(yīng)產(chǎn)生例如：穿著化纖服裝的人從合成革面椅子上起立時(shí)，衣服與椅面的摩擦和接觸——分離，人體靜電可達(dá)10000V以上人是導(dǎo)體，在靜電場(chǎng)中可能感應(yīng)起電成為帶電體，甚至放電人體靜電人體靜電主要由摩擦、接觸—分離和感應(yīng)產(chǎn)生粉體靜電粉體物料被研磨、攪拌、篩分或出于高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于粉體顆粒之間，粉體顆粒與管道壁、容器壁或其他器具之間的碰撞、摩擦，或粉體破斷都能產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電在化纖、藥品、食品、橡膠制品等制造行業(yè)廣泛存在，是其生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生燃燒、爆炸事故的重要原因粉體靜電粉體物料被研磨、攪拌、篩分或出于高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于粉體液體靜電流動(dòng)、過濾、攪拌、噴霧、噴射、飛濺、沖刷、灌注和劇烈晃動(dòng)等過程中，由于靜電荷的產(chǎn)生速度高于靜電荷的泄露速度，從而積聚靜電荷，產(chǎn)生靜電液體帶電的幾種方式?jīng)_流起電沉降帶電噴霧起電濺潑起電液體靜電流動(dòng)、過濾、攪拌、噴霧、噴射、飛濺、沖刷、灌注和劇烈液體與固體時(shí)，接觸面上出現(xiàn)偶電荷層，緊貼于固體表面的離子層稱為固定電荷層；與固定電荷層相鄰，能夠隨液體流動(dòng)的異號(hào)離子層稱為滑移電荷層。當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，帶走了偶電荷層上滑移電荷層的電荷，形成液體帶電懸浮在液體中的固體微粒由于密度差異發(fā)生沉降，在不同物質(zhì)交界面上形成的偶電荷層發(fā)生正負(fù)電荷分離，使固體微粒和液體分別帶上等量異號(hào)電荷沖流起電沉降起電液體與固體時(shí)，接觸面上出現(xiàn)偶電荷層，緊貼于固體表面的離子層稱液體類物質(zhì)從管口、噴嘴和管道龜裂處等高速噴出時(shí)，由于液體與噴口發(fā)生摩擦，也由于液體的飛濺和與附近物體及空氣發(fā)生沖撞，以及由于這些噴射在空間的液體類物質(zhì)擴(kuò)散和分離，形成許多微小液滴，使偶電荷層分離而帶電液體的非浸潤(rùn)性微小液滴濺落在物體表面，界面上形成偶電荷層，由于液體的慣性滾動(dòng)而發(fā)生偶電荷層分離，使液滴與物體表面分別帶上異號(hào)電荷噴霧起電濺潑起電液體類物質(zhì)從管口、噴嘴和管道龜裂處等高速噴出時(shí)，由于液體與噴氣體靜電電離氣體分子或原子受光作用或高速電子撞擊，以及高溫氣體分子互相碰撞，電子獲得足夠能量，脫離原子核的束縛，使分子或原子稱為帶正電荷的離子吸附鹵素、氧元素等具有易于捕捉電子的性質(zhì)，獲得電子時(shí)，成為帶負(fù)電荷的離子普通空氣中，每立方厘米每秒鐘10個(gè)分子電離，每立方厘米約有100-1000個(gè)帶電粒子氣體靜電電離普通空氣中，每立方厘米每秒鐘10個(gè)分子電離，每立純凈氣體通常不帶電，高速流動(dòng)或噴出也不會(huì)產(chǎn)生靜電。那為什么空氣能產(chǎn)生靜電呢？氣體往往含有灰塵、鐵末、液滴等固體或液體顆粒，正是這些顆粒的碰撞、摩擦、分裂等過程中產(chǎn)生了靜電噴霧起電粉體起電純凈氣體通常不帶電，高速流動(dòng)或噴出也不會(huì)產(chǎn)生靜電。那為什么空既然很容易就產(chǎn)生靜電，那么為什么并非時(shí)時(shí)都能感受到靜電呢？例如：水從水龍頭噴出時(shí)，水與水龍頭摩擦能產(chǎn)生靜電，但是為什么我們用手觸摸水龍頭時(shí)，感知不到靜電存在呢？靜電消散中和泄露通過空氣發(fā)生通過帶電體本身及其相連的其他物體二、靜電的消散既然很容易就產(chǎn)生靜電，那么為什么并非時(shí)時(shí)都能感受到靜電呢？靜緩慢中和：帶電體與空氣中自然存在的帶電離子發(fā)生緩慢中和靜電放電：帶電體周圍場(chǎng)強(qiáng)超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿強(qiáng)度時(shí)，介質(zhì)產(chǎn)生電離而使帶電體上的電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。是一種迅速中和靜電放電傳播型刷形放電電暈放電刷形放電火花放電二、靜電的消散—中和緩慢中和：帶電體與空氣中自然存在的帶電離子發(fā)生緩慢中和靜電傳電暈放電發(fā)生在不均勻、場(chǎng)強(qiáng)很高的電場(chǎng)中的輝光放電主要發(fā)生在帶電體尖端附近或其他曲率半徑很小處附近的局部區(qū)域內(nèi)特點(diǎn)：電極周圍有微弱的淡藍(lán)色電暈層不形成放電通道電流很小，能量密度不高引燃、引爆能力很小電暈放電發(fā)生在不均勻、場(chǎng)強(qiáng)很高的電場(chǎng)中的輝光放電刷形放電發(fā)生于帶電量大的絕緣體與導(dǎo)體之間空氣介質(zhì)中的一種放電形式特點(diǎn)：有放電通道，不集中，呈分枝狀伴有聲光引燃、引爆能力中等由于絕緣體束縛電荷能力強(qiáng)，所以其表面容易出現(xiàn)刷形放電刷形放電發(fā)生于帶電量大的絕緣體與導(dǎo)體之間空氣介質(zhì)中的一種放電傳播型刷形放電高速起電場(chǎng)所及靜電非導(dǎo)體背面襯有接地導(dǎo)體時(shí)，薄膜兩面帶有異性電荷，當(dāng)有導(dǎo)體靠近薄膜時(shí)，則發(fā)生放電，非導(dǎo)體表面上一定范圍內(nèi)的大量電荷經(jīng)過鄰近電離了的氣體迅速流向初始放電點(diǎn)，形成放電特點(diǎn)：放電能量大引燃、引爆能力強(qiáng)傳播型刷形放電高速起電場(chǎng)所及靜電非導(dǎo)體背面襯有接地導(dǎo)體時(shí)，薄火花放電發(fā)生于分隔兩電極間的空氣或其他電介質(zhì)材料突然被擊穿，使電流急劇上升，電壓急劇下降，引起帶有瞬間閃光并有集中通道的短暫放電現(xiàn)象特點(diǎn)：釋放能量集中引燃、引爆能力很強(qiáng)火花放電發(fā)生于分隔兩電極間的空氣或其他電介質(zhì)材料突然被擊穿，靜電的消散—泄露帶電體上的電荷通過自身或其他物體等途徑流向大地傳導(dǎo)而使其部分或全部消失的過程靜電的消散—泄露帶電體上的電荷通過自身或其他物體等途徑流向大受濕度影響很大濕度增加，表面吸附水分子形成水膜，溶解空氣中的CO2和絕緣體析出的電介質(zhì)，使絕緣體表面電阻大為降低，加速靜電泄漏，抑制靜電荷積累一些高分子材料，表面吸附水蒸氣的同時(shí)，還發(fā)生水分?jǐn)U散至物體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的吸濕作用，吸濕性越大，靜電受濕度影響就越大靜電的消散—泄露受濕度影響很大靜電的消散—泄露三、靜電的影響因素(1)材質(zhì)和雜質(zhì)材料的電阻率液體：一定范圍內(nèi)，靜電隨電阻率增加而增加；超過某一范圍后，隨電阻率的增加，靜電下降。原因：電阻率很低時(shí)，泄露較強(qiáng)不易積累靜電；電阻率大到一定值后，由于分子極性很弱不易產(chǎn)生靜電靜電導(dǎo)體靜電亞導(dǎo)體靜電非導(dǎo)體固體材料電阻率逐漸增大靜電泄露逐漸下降三、靜電的影響因素(1)材質(zhì)和雜質(zhì)液體：一定范圍內(nèi)，靜電隨電雜質(zhì)一般情況下，雜質(zhì)有增加靜電的趨勢(shì)表面受到雜質(zhì)污染，特別是有機(jī)物的污染，或被氧化腐蝕，會(huì)增加靜電產(chǎn)生雜質(zhì)(2)工藝設(shè)備和工藝參數(shù)接觸面積越大，產(chǎn)生靜電越多接觸壓力越大，會(huì)增加電荷分離，產(chǎn)生更多靜電管道壁面越粗糙，摩擦或沖擊和分離的機(jī)會(huì)越多，靜電或流動(dòng)電流就越大分離速度越大，分離過程中偶電荷層的復(fù)合機(jī)會(huì)越小，產(chǎn)生靜電越多（3）環(huán)境條件：濕度(2)工藝設(shè)備和工藝參數(shù)第6章雷電和靜電第三節(jié)靜電的產(chǎn)生及危害第6章雷電和靜電第三節(jié)靜電的產(chǎn)生及危害靜電基本概念什么是靜電？處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的電荷相對(duì)穩(wěn)定是指相對(duì)于觀察者而言，物質(zhì)所帶電荷處于靜止或緩慢變化，故其引起的磁場(chǎng)效應(yīng)可以忽略不計(jì)什么是靜電危害？由于某種靜電現(xiàn)象的作用或影響而存在著人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失或環(huán)境（系統(tǒng)）受到破壞的狀態(tài)與條件，統(tǒng)稱為靜電危害靜電基本概念什么是靜電？常見的靜電現(xiàn)象干燥的冬季，脫毛衣或化纖衣服時(shí)的“噼啪”聲從沙發(fā)站起，摸金屬物時(shí)的針刺感用塑料梳子梳頭時(shí)，頭發(fā)會(huì)被梳子吸起來(lái)穿的衣服有時(shí)候吸附在人的腿上常見的靜電現(xiàn)象干燥的冬季，脫毛衣或化纖衣服時(shí)的“噼啪”聲一、靜電的產(chǎn)生靜電是由于物體經(jīng)過摩擦、接觸、剝離等機(jī)械作用后產(chǎn)生的外在表征結(jié)果任何兩種物質(zhì)緊密接觸后再分離，都可能產(chǎn)生靜電。摩擦產(chǎn)生靜電的實(shí)質(zhì)是通過摩擦擴(kuò)大了接觸分離的規(guī)模，使靜電易于產(chǎn)生靜電是如何產(chǎn)生的？摩擦、剝離、接觸、流體噴出、流體流動(dòng)、流體振動(dòng)（攪拌）、液體內(nèi)的沉降等，都可能顯示帶電現(xiàn)象一、靜電的產(chǎn)生靜電是如何產(chǎn)生的？摩擦、剝離、接觸、流體噴出、靜電產(chǎn)生過程

物體接觸，電子穿過交界面相互擴(kuò)散。由于不同原子得失電子能力和外層電子能級(jí)不同，會(huì)使其間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，形成等量異號(hào)的偶電荷層。呈現(xiàn)于界面之間的電位差稱為接觸電位差當(dāng)突然分離時(shí)，偶電荷層發(fā)生畸變，局部電場(chǎng)強(qiáng)度劇烈增加，極板間電荷倒流發(fā)生中和，而非導(dǎo)體材料表面積存電荷，形成帶電現(xiàn)象靜電產(chǎn)生過程

物體接觸，電子穿過交界面相互擴(kuò)散。由于不同原子靜電的起電方式（1）接觸—分離起電（2）感應(yīng)起電（3）破裂起電（4）剝離起電（5）電荷遷移電解、壓電、熱電等也可能產(chǎn)生起電靜電的起電方式（1）接觸—分離起電電解、壓電、熱電等也可能產(chǎn)固體靜電固體靜電可用偶電荷層和接觸電位差解釋接觸電位差極為有限，但固體靜電電位可高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏以上，為什么？電容的變化固體靜電固體靜電可用偶電荷層和接觸電位差解釋電容的變化緊密接觸時(shí)，d非常小，大約25*10-8cm，若分開1cm時(shí)，d增大400萬(wàn)倍，如果接觸電位差0.01V，則分開時(shí)電壓U可達(dá)40000V+緊密接觸時(shí)，d非常小，大約25*10-8cm，若分開1cm時(shí)人體靜電人體靜電主要由摩擦、接觸—分離和感應(yīng)產(chǎn)生例如：穿著化纖服裝的人從合成革面椅子上起立時(shí)，衣服與椅面的摩擦和接觸——分離，人體靜電可達(dá)10000V以上人是導(dǎo)體，在靜電場(chǎng)中可能感應(yīng)起電成為帶電體，甚至放電人體靜電人體靜電主要由摩擦、接觸—分離和感應(yīng)產(chǎn)生粉體靜電粉體物料被研磨、攪拌、篩分或出于高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于粉體顆粒之間，粉體顆粒與管道壁、容器壁或其他器具之間的碰撞、摩擦，或粉體破斷都能產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電在化纖、藥品、食品、橡膠制品等制造行業(yè)廣泛存在，是其生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生燃燒、爆炸事故的重要原因粉體靜電粉體物料被研磨、攪拌、篩分或出于高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于粉體液體靜電流動(dòng)、過濾、攪拌、噴霧、噴射、飛濺、沖刷、灌注和劇烈晃動(dòng)等過程中，由于靜電荷的產(chǎn)生速度高于靜電荷的泄露速度，從而積聚靜電荷，產(chǎn)生靜電液體帶電的幾種方式?jīng)_流起電沉降帶電噴霧起電濺潑起電液體靜電流動(dòng)、過濾、攪拌、噴霧、噴射、飛濺、沖刷、灌注和劇烈液體與固體時(shí)，接觸面上出現(xiàn)偶電荷層，緊貼于固體表面的離子層稱為固定電荷層；與固定電荷層相鄰，能夠隨液體流動(dòng)的異號(hào)離子層稱為滑移電荷層。當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，帶走了偶電荷層上滑移電荷層的電荷，形成液體帶電懸浮在液體中的固體微粒由于密度差異發(fā)生沉降，在不同物質(zhì)交界面上形成的偶電荷層發(fā)生正負(fù)電荷分離，使固體微粒和液體分別帶上等量異號(hào)電荷沖流起電沉降起電液體與固體時(shí)，接觸面上出現(xiàn)偶電荷層，緊貼于固體表面的離子層稱液體類物質(zhì)從管口、噴嘴和管道龜裂處等高速噴出時(shí)，由于液體與噴口發(fā)生摩擦，也由于液體的飛濺和與附近物體及空氣發(fā)生沖撞，以及由于這些噴射在空間的液體類物質(zhì)擴(kuò)散和分離，形成許多微小液滴，使偶電荷層分離而帶電液體的非浸潤(rùn)性微小液滴濺落在物體表面，界面上形成偶電荷層，由于液體的慣性滾動(dòng)而發(fā)生偶電荷層分離，使液滴與物體表面分別帶上異號(hào)電荷噴霧起電濺潑起電液體類物質(zhì)從管口、噴嘴和管道龜裂處等高速噴出時(shí)，由于液體與噴氣體靜電電離氣體分子或原子受光作用或高速電子撞擊，以及高溫氣體分子互相碰撞，電子獲得足夠能量，脫離原子核的束縛，使分子或原子稱為帶正電荷的離子吸附鹵素、氧元素等具有易于捕捉電子的性質(zhì)，獲得電子時(shí)，成為帶負(fù)電荷的離子普通空氣中，每立方厘米每秒鐘10個(gè)分子電離，每立方厘米約有100-1000個(gè)帶電粒子氣體靜電電離普通空氣中，每立方厘米每秒鐘10個(gè)分子電離，每立純凈氣體通常不帶電，高速流動(dòng)或噴出也不會(huì)產(chǎn)生靜電。那為什么空氣能產(chǎn)生靜電呢？氣體往往含有灰塵、鐵末、液滴等固體或液體顆粒，正是這些顆粒的碰撞、摩擦、分裂等過程中產(chǎn)生了靜電噴霧起電粉體起電純凈氣體通常不帶電，高速流動(dòng)或噴出也不會(huì)產(chǎn)生靜電。那為什么空既然很容易就產(chǎn)生靜電，那么為什么并非時(shí)時(shí)都能感受到靜電呢？例如：水從水龍頭噴出時(shí)，水與水龍頭摩擦能產(chǎn)生靜電，但是為什么我們用手觸摸水龍頭時(shí)，感知不到靜電存在呢？靜電消散中和泄露通過空氣發(fā)生通過帶電體本身及其相連的其他物體二、靜電的消散既然很容易就產(chǎn)生靜電，那么為什么并非時(shí)時(shí)都能感受到靜電呢？靜緩慢中和：帶電體與空氣中自然存在的帶電離子發(fā)生緩慢中和靜電放電：帶電體周圍場(chǎng)強(qiáng)超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿強(qiáng)度時(shí)，介質(zhì)產(chǎn)生電離而使帶電體上的電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。是一種迅速中和靜電放電傳播型刷形放電電暈放電刷形放電火花放電二、靜電的消散—中和緩慢中和：帶電體與空氣中自然存在的帶電離子發(fā)生緩慢中和靜電傳電暈放電發(fā)生在不均勻、場(chǎng)強(qiáng)很高的電場(chǎng)中的輝光放電主要發(fā)生在帶電體尖端附近或其他曲率半徑很小處附近的局部區(qū)域內(nèi)特點(diǎn)：電極周圍有微弱的淡藍(lán)色電暈層不形成放電通道電流很小，能量密度不高引燃、引爆能力很小電暈放電發(fā)生在不均勻、場(chǎng)強(qiáng)很高的電場(chǎng)中的輝光放電刷形放電發(fā)生于帶電量大的絕緣體與導(dǎo)體之間空氣介質(zhì)中的一種放電形式特點(diǎn)：有放電通道，不集中，呈分枝狀伴有聲光引燃、引爆能力中等由于絕緣體束縛電荷能力強(qiáng)，所以其表面容易出現(xiàn)刷形放電刷形放電發(fā)生于帶電量大的絕緣體與導(dǎo)體之間空氣介質(zhì)中的一種放電傳播型刷形放電高速起電場(chǎng)所及靜電非導(dǎo)體背面襯有接地導(dǎo)體時(shí)，薄膜兩面帶有異性電荷，當(dāng)有導(dǎo)體靠近薄膜時(shí)，則發(fā)生放電，非導(dǎo)體表面上一定范圍內(nèi)的大量電荷經(jīng)過鄰近電離了的氣體迅速流向初始放電點(diǎn)，形成放電特點(diǎn)：放電能量大引燃、引爆能力強(qiáng)傳播型刷形放電高速起電場(chǎng)所及靜電非導(dǎo)體背面襯有接地導(dǎo)體時(shí)，薄火花放電發(fā)生于分隔兩電極