基礎(chǔ)靜電學(xué)筆記

1、靜電的性質(zhì)1、靜電容量：兩導(dǎo)體分別帶有土Q的電荷，導(dǎo)體間的電位差為V兩導(dǎo)體間的靜電容量即為C,單位FC當(dāng)一導(dǎo)體處于無限遠(yuǎn)處時，V即為另一導(dǎo)體的電位，此時C為孤立導(dǎo)體的靜電電容。2、靜電能量：帶電荷Q的導(dǎo)體的靜電能量為U=牛只有靜電能量達(dá)到一定的值才能引燃可燃物質(zhì)。3、火花放電：氣體失去絕緣性后（被擊穿），電荷急速的中和而伴有的火花現(xiàn)象。4、對于固體的絕緣介質(zhì)，加在絕緣體上的電場超過某一個極限值時，會使絕緣體的導(dǎo)電性能急劇地提高，這個極值成為絕緣破壞強(qiáng)度，按氣體、液體、固體的次序而逐漸增大。5、純凈表面、清潔表面以及實際表面固體帶電6、接觸帶電：（1）電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體可以借助于三種

2、方式實現(xiàn)：電子的轉(zhuǎn)移（接觸電位差是電子轉(zhuǎn)移的原因）、離子的轉(zhuǎn)移（表面雜質(zhì)引起的離子轉(zhuǎn)移）、帶電荷材料的轉(zhuǎn)移（相互接觸的表面由于摩擦帶來的磨損且伴隨有物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，減小摩擦、減小物質(zhì)轉(zhuǎn)移從而減小帶電），三種實現(xiàn)方式都有相應(yīng)的理論支持。兩種金屬相接觸，當(dāng)他們之間的距離小于2.5nm時，由于量子力學(xué)的隧道效應(yīng),兩種金屬內(nèi)電子穿過界面相互交換，達(dá)到平衡時兩金屬之間產(chǎn)生電位差，界面兩側(cè)出現(xiàn)等量異號電荷，若把接觸后的兩種金屬分開，兩金屬將分別帶等量的異號電荷，這就是金屬的接觸起電。實際測量得出金屬的接觸電位差一般在十分之兒伏到兒伏之間。但分離產(chǎn)生很高的電位差：設(shè)兩導(dǎo)體構(gòu)成的為平行板電容器，間距為2.5nm,

3、則電容可以算出為3.54X103F/M如將d增加到1mm,這是單位面積上的電容為8.8510一9F/M,電容縮小到原來的407J分之一，乂U=Q/C知，假設(shè)Q不變，U將增大到原來的40萬倍，相當(dāng)之大?。?-6）為金屬與絕緣體之間的接觸（2）金屬帶電時，電荷存在于表面，電位各處都相等，于此相對應(yīng)，對于絕緣物質(zhì)，電荷不僅僅存在于表面，從接觸面起，有一部分能進(jìn)入物體中去，接觸面和內(nèi)部的電位是不同的。絕緣體真實的表面態(tài)和體內(nèi)態(tài)均可接受接觸電荷，可以參加表面起電（是否說明對于絕緣體，電荷轉(zhuǎn)移到表面或者是內(nèi)部，不影響起電？）（3）絕緣體的接觸起電取決于與它有關(guān)的電子能級（原子核外電子所處的能量值是不連續(xù)的

4、，這稱為能級），絕緣體和金屬接觸而從金屬獲得電荷，不僅依賴于絕緣體的材質(zhì)，某些情況下也有賴于金屬的材質(zhì)、接觸的類型、持續(xù)的時間等。（4）在一項用各種材料與金屬汞接觸的試驗中，實驗后測得有機(jī)聚合物的電荷密度一般在10E-510E-3C/m2之間，一方面接觸起電帶來的電量在絕對意義上是很小的效應(yīng)，另一方面它乂有很大的效應(yīng)，英至在其范圍較低的一端，其電荷密度已近于足以產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電場使空氣擊穿，這個極限值約為5*10E-5C/m2.（還受物體間距的影響）（5）接觸起電的時間依賴關(guān)系，在聚合物的情形中，電荷隨著時間的增加而增加，這可能有兩個完全不同的原因：電荷轉(zhuǎn)移是一個緩慢的過程；接觸面積的逐漸增加，

5、因為聚合物是黏彈性的，所以在接觸區(qū)域要有緩慢的形變（己通過與液體汞的接觸進(jìn)行證明）接觸起電和接觸次數(shù)的依賴關(guān)系，在同一區(qū)域和同一金屬反復(fù)接觸，絕緣體上的電荷可穩(wěn)定增加，通常電荷增加的速率隨著反復(fù)接觸次數(shù)的增加而減小,在許多次接觸之后，電荷飽和，不再增加。也有例外，在某些情形中可一直增加，而有些情形中N次持續(xù)時間為t的接觸與一次持續(xù)時間為Nt的接觸所帶電荷相等。（6）一旦兩接觸被分開，隨之可有三種不同的方式使電荷本身再分配：對于一個物體在另一個物體上滾動或滑動的情形，電荷可因電導(dǎo)再分布；電荷也可因電子再分開的表面之間的隧道效應(yīng)再分布；電荷也可因發(fā)生電火花而再分布。靜電起電的試驗中，只有隧道效應(yīng)最

6、不好防止。絕緣體-絕緣體的接觸起電機(jī)理和金屬-絕緣體相同。物體間接觸起電與物體的性能有關(guān)。當(dāng)兩個物體相互摩擦?xí)r，一定程度的不對稱性往往是存在的，相同的物體會因為摩擦而相互起電，雷電就是因為冰的相互摩擦而起電。接觸起電總結(jié)：（1）接觸起電不僅僅與物質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān)，有實驗證明，聚合物的接觸起電與碳鏈骨架上的側(cè)基的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)；（2）電子轉(zhuǎn)移是靜電接觸起電的最主要原因，所轉(zhuǎn)移的電荷量由金屬的費米能級與絕緣體中某些能級之間的能級差所控制。（3）靜電接觸起電與電導(dǎo)研究結(jié)合起來才能得到更符合實際的結(jié)果，因為隨著接觸次數(shù)的增加，很可能反復(fù)接觸可以使電荷借助于在各次接觸之間的電導(dǎo)而穿透到絕緣體的內(nèi)部。摩擦起

7、電摩擦確實可以使接觸起電的效應(yīng)增強(qiáng)。（1）對于摩擦帶電本質(zhì)的說法：摩擦帶電是由于接觸帶電而產(chǎn)生的；摩擦僅僅是增大接觸面積；接觸帶電是平衡狀態(tài)下的帶電，而摩擦帶電是過渡狀態(tài)下的帶電；摩擦可以分解為接觸一一分離一一接觸一一分離這樣反復(fù)的過程；摩擦帶電是在界面上消耗了功的結(jié)果。（2）外界條件變化，摩擦后的帶電量也會有很大的變化，共至帶電荷的符號都有所差別（干燥的空氣、潮濕的空氣、真空中都有所不同）（3）摩擦使物體的溫度升高影響靜電起電：摩擦?xí)鹁植繙囟壬?，與熱擴(kuò)散一樣，產(chǎn)生帶電載流子從高溫向低溫移動；摩擦使物體斷裂和熱分解，從而增加了帶電粒子的數(shù)目，影響靜電起電。感應(yīng)帶電：假設(shè)有一導(dǎo)體，將其置于

8、外部電場E中，在外電場作用下，導(dǎo)體中電荷開始移動并在表面產(chǎn)生感生電荷，感生電荷乂在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電場F,以便和外電場抵消，當(dāng)該電場能完全抵消外電場時，導(dǎo)體內(nèi)電荷停止移動，感生電場也達(dá)到某定值，這就是靜電平衡的原理。固體物質(zhì)除了接觸、摩擦、感應(yīng)可以產(chǎn)生靜電外，還有多種其他的起電方式：剝離起電（實際上是一種接觸一一分離起電）、破裂起電（當(dāng)物體遭到破壞而破裂時，破裂后的物體會出現(xiàn)正、負(fù)電荷分布不均勻的現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的靜電）、電解起電（固液接觸時，固體離子移入液體，留下相反符號的電荷在其表面，于是在固、液界面處形成偶電層，若在一定條件下，將與固體相接觸液體移走，固體就留下一定量的某種電荷）、圧電起電（再

9、給石英等離子型晶體加壓時，會在其表面上產(chǎn)生極化電荷）、熱電起電（若對顯示壓電效應(yīng)的某些晶體加熱，則其一端帶正電，另一端帶負(fù)電）、吸附起電（空氣中總會漂浮一些帶正電或者是浮點的粒子，當(dāng)這些粒子被物體吸附后，整個物體就會因為某種符號的電荷過剩而帶電）和噴電起電（原來不帶電的物體處在高電壓帶電體附近時，由于帶電體周圍特別是尖端附近的空氣被擊穿，發(fā)生電暈放電，結(jié)果使原來不帶電的物體帶上與該帶電體具有相同符號的電荷）。影響固體靜電起電的因素：物質(zhì)的性質(zhì)（主要因素，物質(zhì)內(nèi)部的化學(xué)組織；物質(zhì)表面的化學(xué)組成包括污染氧化吸附等；分子結(jié)構(gòu)等；物體的形狀結(jié)構(gòu)大小空間位置），環(huán)境因素（環(huán)境溫度、濕度的變化會引起物體表

10、面電導(dǎo)率的變化、物體周圍氣體介質(zhì)的組分氣壓風(fēng)速等、物體周圍空間可能存在變化的電磁場或電場），物體歷史帶電（只有原來不帶電的物體第一次相互接觸、分離起電的測量結(jié)果才能反映物體的實際起電性質(zhì)）液體帶電（1）液體和固體或氣體相接觸時，由于邊界層上的電荷分布不均勻，在分界面處形成符號相反的兩層電荷，成為偶電層，在分離的過程中，兩種相互接觸的介質(zhì)就會留下一定量的某種電荷。（2）沖流起電（液體在介質(zhì)管道中銀壓力差的作用而流動時，擴(kuò)散層上的電荷被沖刷下來做定向運動，形成靜電起電）：管路長度、管路材質(zhì)、管道的粗糙程度對液體沖流起電的影響；液體內(nèi)的雜質(zhì)（雜質(zhì)會加強(qiáng)液體的靜電起電，但并不是雜質(zhì)越多就越容易起電，相

11、反，若雜質(zhì)含量較多時，液體的電導(dǎo)率增大會使電荷更好地泄漏）；液體的電導(dǎo)率（如液體中缺少正負(fù)粒子，即電導(dǎo)率很低時，很難產(chǎn)生靜電；當(dāng)液體中存在有較多雜質(zhì)離子，電導(dǎo)率較高時，所產(chǎn)生的靜電極易泄漏，也不會帶上較多的靜電。也就是說，液體的電導(dǎo)率過大或者是過小都不易產(chǎn)生靜電起電現(xiàn)象）；水分的影響；流動狀態(tài)、速度等的影響。沉降起電：懸浮在液體中的為例沉降時，會使微粒和液體分別帶上不同性質(zhì)的電荷，在容器的上下部產(chǎn)生電位差，成為沉降起電。噴射起電：液體從噴嘴中高速噴出時使噴嘴和微粒分別帶上符號不同的電荷。沖擊起電：液體從管道口噴出后碰到壁或板（起電？）,會使液體飛濺成許多微小的液滴，這些液滴在破裂時會帶電，并形

12、成電荷云。濺潑起電：當(dāng)液體濺潑在他的非浸潤固體上時，液滴開始滾動，使固體和液滴帶上相反的電荷。粉體帶電（1）粉體帶電的主要機(jī)理是快速流動或抖動、振動等運動狀態(tài)下粉體與管道、器壁、傳送帶之間的摩擦、分離，以及粉體自身顆粒的相互摩擦、碰撞、分離,固體顆粒斷裂、破碎等過程產(chǎn)生的接觸-分離帶電。（2）粉體帶電的影響因素包括:輸送管道等于粉體接觸的物體的材質(zhì)的影響、接觸的時間、粉體相對運動的速度、粉體的粒徑的影響（粒徑越小，相同質(zhì)量的粉體的表面積就越大，帶點效果就越明顯）氣體的靜電起電純凈的氣體在通常情況下是不會帶電的，氣體的靜電起電通常是指高壓氣體的噴出帶電。實驗證明，高壓氣體噴出時之所以帶靜電，是因

13、為在這些氣體中懸浮著固體或液體微粒。人體的靜電起電（1）通常條件下，人體本身是靜電導(dǎo)體，而與人體緊密聯(lián)系的衣服和鞋、襪常常是由絕緣材料制成的，也就是說，人體和大地之間形成了一個電容器，可以存儲靜電能量。當(dāng)帶電的人體系統(tǒng)接近接地導(dǎo)體時，就可能發(fā)生靜電放電現(xiàn)象。（2）起電的方式：接觸起電，人在進(jìn)行各種操作活動時，不可避免的與各種物體接觸-分離或者是摩擦，從而產(chǎn)生靜電。感應(yīng)起電，當(dāng)人體接近其他的帶電人體或物體時，這些帶電體的電場作用于人體，由于靜電感應(yīng)，電荷重新分布，若人體靜電接地，則人體帶上與帶電體相反的靜電荷，若人體沒有靜電接地，則人體所帶靜電荷為零。傳導(dǎo)帶電，若人操作帶電介質(zhì)或觸摸其他帶電體時

14、，會使電荷重新分配，物體的電荷就會直接傳導(dǎo)給人體，使人體帶上電荷，達(dá)到平衡狀態(tài)時，人體的電位與帶電體的電位相等。吸附帶電是指人走進(jìn)帶有電荷的水霧或微粒的空間，帶電水霧或微粒會吸附在人體上，也會使人體由于吸附靜電電荷而帶電。（3）影響人體靜電起電的因素：衣服的材料影響人體帶電的極性以及帶電量的多少，當(dāng)內(nèi)外衣之間，外衣與外界物體之間進(jìn)行接觸-分離時，產(chǎn)生靜電的極性以及靜電量的多少由他們在靜電序列中的位置決定，距離越遠(yuǎn)的材料起電量越大。人的活動速率或操作速度影響人體靜電起電率，速率或速度越大，起電率越大。人體對地泄漏電阻對人體靜電的積累有顯著地影響，在起電率一定的條件下，對地泄漏電阻越大，人體積累的

15、靜電電量越多。環(huán)境條件的影響，特別是空氣濕度，濕度越大，電阻率越小，靜電就越容易泄露。（4）人體具有對地電容，具有電荷存儲能力，人體存儲的額能量可以表示為W=Jcf/2w是人體靜電能量，c是人體電容，u表示人體電位靜電的應(yīng)用靜電除塵、靜電涂裝（噴槍與被涂物之間有強(qiáng)電場存在，帶電涂料受電場力作用向被涂物運動）、靜電分選（靜電分選利用了混放在一起的兩種以上的物質(zhì)，在靜電場作用下物質(zhì)受到的靜電力不同）、靜電植絨（把短纖維利用靜電力固定植附在基材上的技術(shù)）、第二章靜電的測量1、靜電的特點是高電壓、微電流（靜電放電會產(chǎn)生瞬時強(qiáng)電流），靜電測量中,電流的數(shù)量級通常是微安（冬4）而電壓的數(shù)量級通常是千伏（k

16、V）以上，所以阻抗值必然是很高的。2、材料的靜電特性參量的測量（1）體電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)的測量：表面電阻是指材料某個面上兩點之間的直流電壓與通過電流之比，該值與材料的結(jié)構(gòu)特性無關(guān)；體電阻是指材料兩端直流電壓與通過電流之比，測量圖如下g電極靜電領(lǐng)域材料的分類：工程靜電中常規(guī)材料分為三類：絕緣材料指表面電阻系數(shù)在1012Q或體電阻系數(shù)在10nQ/cm以上的材料，這種材料表面基本上無電荷移動，它的電阻大，難于接地，這種材料一旦產(chǎn)生靜電，靜電電荷就會在材料上保留很長時間；導(dǎo)電材料是指表面電阻系數(shù)小于10靜電電壓的測量：主要是非接觸式的靜電測量，非接觸式靜電電壓表運用靜電感應(yīng)或空氣電離原理，間接測試

17、帶電體的靜電電位.靜電感應(yīng)原理是將測試探頭靠近帶電體，利用探頭與被測帶電體之間產(chǎn)生的畸變電場測試帶電體的表面電位.空氣電離原理是利用放射性同位素電離空氣，在帶電體與測試儀表輸入端、輸入端與接地端之間形成電阻分壓，測試帶電體電位的。還有一種抵消測量法，外加電場與帶電體的電場相抵消時所使用的外加電場的強(qiáng)度就是帶電體的電場強(qiáng)度，只是符號相反。靜電衰減系數(shù)的測量：材料帶電后，其電荷的逃逸是符合指數(shù)衰減規(guī)律的，這個參數(shù)會影響到靜電在材料上的滯留時間，電量Q=QQe-t/TQo表示原始電荷量，t為電量衰減時間常數(shù)0或體電阻系數(shù)小于10使用中常把Q。變?yōu)?/2Qo的時間t1/2成為靜電半衰期。測量中往往是先

18、為材料表面除電使之不帶電荷，再用充電法、噴離子法、或摩擦起電的方法使材料表面Q/cm的材料，這種材料電阻小，電荷在其表面及體內(nèi)流動，直至靜電平衡；放電材料指兩者之間的，這種材料對于靜電是一個良好的靜電泄放材料，同時乂不會因為導(dǎo)電性太好在放電瞬間產(chǎn)生電火花，引起靜電點火或爆炸事故，這種材料時防靜電材料。工程靜電中材料的劃分與通常意義上的劃分不完全一樣:p/fl*cm10410410帶電，帶點后進(jìn)行測量，一定時間后再次測量，通過測量其表面電位的變化得出其靜電衰減時間常數(shù)。不同材料的靜電衰減常數(shù)表？（4）靜電測量的方法：力學(xué)效應(yīng)（驗電器）、感應(yīng)電荷量的變化、法拉第圓1011按常規(guī)分導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體按

19、靜電分靜電導(dǎo)體靜電亞導(dǎo)體靜電非導(dǎo)體筒法（測量電荷量）、抵消法（平衡法）、生物靜電種子經(jīng)過靜電場處理后具有發(fā)芽率高、利用率高、長勢好、禾苗整齊、粗壯、主莖高、側(cè)枝多、葉片量多、根系發(fā)達(dá)、抗病力強(qiáng)和早熟增產(chǎn)等優(yōu)越特點。靜電通過降低瓜菜的新陳代謝起到保鮮作用。1、靜電場中的導(dǎo)體（1）處于靜電平衡狀態(tài)（導(dǎo)體中的自由電子不做宏觀運動）的導(dǎo)體具有以下特點：導(dǎo)體內(nèi)部任意一點的電場強(qiáng)度都為零；導(dǎo)體表面上任一點的電場強(qiáng)度必定垂直于導(dǎo)體表面；導(dǎo)體在平衡條件下是等位體，導(dǎo)體表面是等位面；在靜電平衡條件下，電荷都分布在導(dǎo)體表面上，導(dǎo)體內(nèi)部任一小體積元內(nèi)的凈電荷等于零；導(dǎo)體在電場中達(dá)到靜電平衡時，其表面上電荷分布不一定

20、是均勻的，一般的將曲率大的地方，電荷密度大，曲率小的地方，電荷密度小。（2）靜電感應(yīng)的定義：處在電場中的孤立導(dǎo)體，外加電場將對導(dǎo)體的自由電子產(chǎn)生力的作用，使它們逆著電場的方向運動，結(jié)果是電場的一端出現(xiàn)負(fù)電荷,一端出現(xiàn)正電荷，這種現(xiàn)象就叫做靜電感應(yīng)。靜電感應(yīng)使原來不帶電的物體發(fā)生電荷的重新分布，在外力的作用下變?yōu)殪o電帶電體，也可能形成局部的靜電放電。（3）靜電屏蔽，空腔導(dǎo)體使其內(nèi)部不受外電場影響的性質(zhì)就叫做靜電屏蔽，靜電屏蔽可以起到保護(hù)內(nèi)部敏感器件的作用。2、電容在靜電防護(hù)領(lǐng)域，靜電電容是一個非常重要的概念，它與靜電能量密切相關(guān)。水S平行板電容器C=M中為電容率、s為平行板面積、d為平行板間距a

21、圓柱形電容器C=】鋼DR、R2分別為內(nèi)外圓柱的半徑nR2/Ri兩根輸電線之間的電容C=nsRo為電線半徑、2h為電線軸線間距球形電容C=4：*；血兩球殼的內(nèi)外半徑分別為R、R23、靜電場的能量靜電放電造成的各種危害通常與靜電能量密切相關(guān)，靜電能量是靜電控制技術(shù)或靜電防災(zāi)工作中的重要數(shù)據(jù)之一，在靜電安全技術(shù)中具有重要的作用。n個導(dǎo)體總的電場能量為1W=-Yk=iQkuk其中qk為帶電量，5為導(dǎo)體的電位。電容器的儲能“=|cf/2q為電容器其中一極板所帶電量、C為電容器電容電場能量的體密度公式為=扌sE2則任一帶電系統(tǒng)整個電場中所儲存的能量用場量來表示晚=SVE2dV靜電的消散（1）一切實際的靜電

22、起電過程中都包含著靜電產(chǎn)生和靜電消散兩種作用。當(dāng)靜電的產(chǎn)生和靜電的消散兩種作用處于動態(tài)平衡時，物體才能處于穩(wěn)定的帶電狀態(tài),這是物體帶有確定的電量。（2）（孤立的帶電體？）靜電消散的主要途徑是中和和泄漏：一是通過空氣，使物體上所帶電荷與大氣中的異號電荷中和，一種是通過帶電體自身與大地相連接的物體的傳導(dǎo)作用，使電荷泄向大地。（3）物質(zhì)在傳導(dǎo)靜電的過程中，導(dǎo)電性能是由物質(zhì)的凝聚狀態(tài)、組成結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)所處的電場情況共同決定的，電場強(qiáng)度影響物質(zhì)中分子的電偶極矩、分子的排列分布狀態(tài)、結(jié)晶點陣的熱振動情況等。（4）在靜電除塵、靜電植絨等靜電的利用中，都要求物體帶有較多的電荷，且物體所帶電荷或電壓的穩(wěn)定性要好

23、，因此一般選用電導(dǎo)率低的靜電非導(dǎo)體物質(zhì)作為帶電體。另一方面，在靜電防護(hù)中，有可能帶電的物體都應(yīng)盡量選用靜電導(dǎo)體材料做成，選用電導(dǎo)率大的靜電導(dǎo)體材料做成靜電接地回路，使其靜電接地電阻小，所帶電荷能夠迅速泄漏到大地去，保證物體上所帶的電荷不會積聚到發(fā)生危害的程度。（5）絕緣導(dǎo)體上電荷的消散，所謂絕緣導(dǎo)體是指被絕緣起來的導(dǎo)體（如導(dǎo)線外層裹有絕緣層就叫絕緣導(dǎo)線，帶電的絕緣導(dǎo)體一旦接近接地物體，就會發(fā)生靜電放電，從而將所帶電荷全部釋放，常常造成嚴(yán)重的靜電事故）。靜電放電（1）靜電放電的定義：由于材料表面電荷的不平衡引起靜電荷，這種電荷的不平衡產(chǎn)生了可以測量到的電場，該電場能夠影響到周圍的物體，此時我們說

24、物體具有靜電。靜電放電是指帶電體周圍的場強(qiáng)超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場強(qiáng)時，因介質(zhì)產(chǎn)生電離使帶電體上的靜電電荷部分或全部消失的現(xiàn)象（靜電放電不一定會產(chǎn)生靜電火花）。（2）在靜電起電中，決定一個物體帶電量多少的因素很多，如材料的費米能級、接觸面積、分離速度、相對濕度以及其他因素。任何兩種不同的物體或處于不同狀態(tài)的同一種物體，發(fā)生接觸-分離過程時，都會發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移，即發(fā)生靜電起電現(xiàn)象。費米能級是指金屬表面電子的最高能級，功函數(shù)是指電子從金屬中逸出所具有的最小能量，金屬的功函數(shù)又叫逸出功。（3）靜電放電具有以下特點：靜電放電可以形成高電位、強(qiáng)電場、瞬時大電流；靜電放電過程會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射形成電磁脈

25、沖。（4）7種靜電放電類型，火花放電：當(dāng)靜電電位比較高的靜電導(dǎo)體靠近接地導(dǎo)體時，便會引發(fā)靜電火花放電。靜電火花放電是一個瞬變的過程，放電時兩放電體之間的空氣被擊穿，形成“快如閃電”的火花通道，與此同時還伴隨著囁啪的爆裂聲，爆裂聲是由火花通道內(nèi)空氣溫度的急劇上升形成的氣壓沖擊波造成的。靜電效應(yīng)及其作用規(guī)律（1）靜電力學(xué)效應(yīng)：無論帶電體帶何種極性的電荷，帶電體對原來不帶電的塵埃顆粒都具有吸引力的作用，因此，懸浮在空氣中的塵埃容易被吸附在物體上造成污染。特別是對集成電路和超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)與使用的影響。（2）靜電放電的熱效應(yīng)：靜電火花放電、刷形放電放電時間極短，可以在瞬間使空氣電離、擊穿、通過數(shù)

26、安培的大電流，并伴隨著發(fā)光、發(fā)熱過程，形成局部的高溫?zé)嵩?，這種局部的高溫?zé)嵩纯梢砸鹨兹家妆瑲怏w燃燒、爆炸。（3）靜電的強(qiáng)電場效應(yīng)（4）靜電放電的電磁脈沖效應(yīng)（5）靜電放電對人體的電擊效應(yīng)，靜電引起的電擊一般尚不能導(dǎo)致人員傷亡，但可能會導(dǎo)致人手指麻木或引起恐慌，從而導(dǎo)致“二次事故”。靜電安全界限（1）帶電物體為導(dǎo)體時靜電安全界限：W=icv2閥值）（2）帶電物體為絕緣體時靜電安全界限，由于絕緣體的靜電放電不是一次將所有靜電電荷放完，所以一般不能用以上公式，按以下表格：序號最小點火能/mJ可燃物安全電位界限/kv11.0氨、粉塵等4060（3）液體帶電時的靜電安全界限：國標(biāo)GB6951-86規(guī)定

27、汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油品裝油的安全油面電位值為12kVo（4）人體帶電時的靜電安全界限：人體靜電放電引燃可燃性物質(zhì)所需的人體靜電能量比可燃物質(zhì)的最小點火能量大得多。爆炸極限（1）易燃易爆液體或蒸汽與空氣的混合物，或者粉塵與空氣的混合物，其濃度必須在一定范圍內(nèi)遇到火源時才會發(fā)生爆炸，這個能夠爆炸的濃度范圍叫做該種混合氣體或蒸汽的爆炸極限。能發(fā)生爆炸的最低濃度叫爆炸下限，最高濃度較爆炸上限。可燃物質(zhì)的濃度低使，反應(yīng)的熱量難以維持正常燃燒所需的溫度;氧氣濃度低時，由于氧氣不足，使燃燒難以發(fā)生。（2）爆炸極限和溫度（溫度高，范圍大）、壓強(qiáng)（壓強(qiáng)增大，爆炸上限提高）、混合物中含氧量、含氮量（混合氣體中

28、混有不可燃悄性氣體，相當(dāng)于降低了氧氣的濃度）及容器的直徑（直徑越小，爆炸范圍越?。?、點火源的性質(zhì)（點火源的強(qiáng)度越高，爆炸范圍越大）等都有關(guān)系。（3）靜電放電過程是瞬時大電流過程，作用時間很短，基本上可以認(rèn)為是絕緣過程，所以對于靜電放電作為點火源時，爆炸極限范圍更寬。（4）氣體和蒸汽與空氣組成的混合物的爆炸極限可按下式計算其爆炸下限久和爆炸上限久100Ax%x4.76（N-1）+1400As=4.76N+4%式中N為1個可燃性氣體分子完全燃燒所需的氧原子數(shù)。靜電危害分析（1）構(gòu)成靜電危害的基本條件：產(chǎn)生并積累起足夠的靜電，形成了“危險靜電源”，以致局部靜電場強(qiáng)度達(dá)到或超過周圍介質(zhì)的擊穿場強(qiáng)，發(fā)生

29、靜電放電；危險靜電源存在的場所有易燃易爆氣體混合物并達(dá)到爆炸濃度極限，或有電火工品、火炸藥之類爆炸危險品，或有靜電敏感器件及電子裝置等靜電易爆、易損物質(zhì)等；危險靜電源與靜電易爆、易損物質(zhì)之間能夠形成能量耦合并且ESD能量等于或大于前者最小點火能或靜電敏感度。靜電危害的預(yù)測依據(jù)和方法（1）分析能否形成靜電源。最容易判斷的條件之一是環(huán)境的相對濕度。靜電起電和消散與周圍環(huán)境的相對濕度密切相關(guān)，當(dāng)環(huán)境相對濕度在65%以上時，難以形成靜電危害源，如果現(xiàn)對濕度在50%共至30%以下時，這種干燥環(huán)境很容易產(chǎn)生靜電。要進(jìn)一步分析靜電起電的物體是靜電導(dǎo)體還是靜電非導(dǎo)體、它的起電率是多少、靜電泄漏電阻或電荷半衰期

30、是多少、能否形成足夠高的靜電電圧，場強(qiáng)是否達(dá)到介質(zhì)擊穿場強(qiáng)。如果能形成靜電放電，判斷靜電放電類型以及靜電放電能量大小。（2）分析靜電危險場所。根據(jù)形成靜電危害的第二個條件，針對被預(yù)測場所中所存在的物質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，如果是靜電敏感器件或者是電磁敏感的電子裝置，那就要按照半導(dǎo)體器件靜電敏感度分類或進(jìn)行電子器件敏感度分析。如果是電火工品、火炸藥之類爆炸危險品或易燃易爆氣體混合物，要分析是否達(dá)到爆炸濃度極限，分析敏感物質(zhì)的靜電感度和最小點火能量（或最小引燃能量），判斷是否足以形成靜電危害的第二個基本條件。（3）比較靜電放電能量（或電壓）和敏感物質(zhì)的敏感能量（或電壓）靜電危害的事故分析首先應(yīng)該確定該事故是不

31、是靜電事故一一分析事故原因一一提出預(yù)防措施（1）現(xiàn)場調(diào)查、測試分析：測試分析流程圖如下：（2）必要的模擬實驗（3）殘骸分析和失效模式分析，殘骸分析的根本目的是確定靜電火花放電的部位，為確定事故原因進(jìn)一步提供可靠的依據(jù)。（4）故障復(fù)現(xiàn)實驗，故障或形成某種嚴(yán)重危害的前期特征的復(fù)現(xiàn)，是驗證上述分析結(jié)論的最有利證據(jù)。（5）綜合分析靜電危害防護(hù)技術(shù)1、原則和對策（1）靜電危害防護(hù)的基本原則依據(jù)：利用靜電起電、放電的基本原理和材料靜電性能等有關(guān)知識以及靜電場的基本理論控制靜電造成危害的三個基本條件之中的任意一個就可以避免靜電安全事故發(fā)生。（2）防護(hù)原則：第一條控制靜電起電量和電荷積聚，防止形成危險靜電源；

32、第二條是使用靜電敏感度低的物質(zhì)，降低場所危險程度，降低物質(zhì)、設(shè)備、器件遭受破壞的可能性；第三條是釆用綜合防護(hù)加固技術(shù)，阻止ESD能量耦合。（3）根據(jù)以上原則提出對策：控制靜電起電率（單位時間物體上電荷的增加量）防止危險靜電源的形成;電荷消散速率是指單位時間物體上泄漏電荷和通過空氣中和的電荷總量。危險靜電源的形成是因為靜電起電率大于電荷的消散速率。減小掙電起電率的辦法：減少物體間摩擦；控制物體間接觸分離次數(shù)和速度，同時使運動物體的速度緩慢變化；縮小接觸分離物體間的接觸面積，減小接觸壓力；不要急劇剝離處于緊密解除狀態(tài)的物質(zhì)；物體表面應(yīng)保持清潔、光滑的狀態(tài)；合理搭配使用“摩擦帶電序列”中位置靠近的材料；純凈氣體或液體避免混入雜質(zhì)等異物顆粒。增大電荷消散速率，當(dāng)電荷消散速率大于靜電起電率時就不會形成危險靜電源。具體措施包括：提高環(huán)境的相對濕度；在靜電危險場所，盡量使用靜電導(dǎo)體材料和靜電消散材料，并進(jìn)行合理的靜電接地和搭接，使物體保持有電荷泄漏的良好通道，嚴(yán)禁靜電