2023學(xué)年完整公開課版靜電的產(chǎn)生

靜電防護(hù)

蘭建功課程要求主要介紹靜電產(chǎn)生的原因、危害和靜電消除方法和防范措施。靜電導(dǎo)致加油站爆炸事故靜電導(dǎo)致火災(zāi)事故課程要求靜電導(dǎo)致加油站爆炸事故靜電導(dǎo)致火災(zāi)事故靜電：并非絕對靜止的電，而是在宏觀范圍內(nèi)暫時(shí)失去平衡的相對靜止的正電荷和負(fù)電荷

靜電現(xiàn)象是十分普遍的電現(xiàn)象

特別是生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的靜電可能引起爆炸及其他危險(xiǎn)和危害目錄CONTENTS12靜電的產(chǎn)生靜電的危害3靜電防護(hù)措施01章節(jié)PART靜電的產(chǎn)生靜電的產(chǎn)生

摩擦能夠產(chǎn)生靜電——為什么？不僅僅是摩擦?xí)r，而是只要兩種物質(zhì)緊密接觸而后再分離時(shí)，就可能產(chǎn)生靜電靜電的產(chǎn)生是同接觸電位差和接觸面上的雙電層直接相關(guān)的靜電的產(chǎn)生

接觸——分離起電

兩種物體接觸，其間距離小于

25×10-8cm

時(shí)，由于不同原子得失電子的能力不同，不同原子

(包括原子團(tuán)和分子

)外層電子的能級不同，其間即發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移靜電的產(chǎn)生

按照兩種物質(zhì)間雙電層的極性，把相互接觸時(shí)帶正電的排在前面，帶負(fù)電的排在后面，依次排列下去，可以排成一個(gè)長長的序列，這樣的序列叫做靜電序列或靜電起電序列

同一靜電序列中，前后兩種物質(zhì)緊密接觸時(shí)，前者失去電子帶正電，后者得到電子帶負(fù)電靜電的產(chǎn)生

下面是一個(gè)典型的靜電序列：(+)

玻璃-頭發(fā)

尼龍

(nylon)-羊毛

人造纖維-綢

醋酸人造絲-(奧綸

,Orlon)

紙張和濾紙-橡膠

維綸

(vinylon)-沙綸

(saran)

聚脂纖維

(大可綸

,daeron)-電石

聚乙烯-可耐可綸

(kane-Kahn)

賽璐珞

(celluioid)-玻璃紙

聚氯乙烯-聚四氟乙烯

(-)從列出的靜電序列可以知道，玻璃與絲綢緊密接觸或摩擦?xí)r，玻璃帶正電，絲綢帶負(fù)電物質(zhì)呈現(xiàn)的電性在很大程度上還受到物質(zhì)所含雜質(zhì)成分、表面氧化和吸附情況、溫度、濕度、壓力、外界電場等因素的影響，有可能與序列指示的不相符合

靜電的產(chǎn)生

(2)破斷起電

不論材料破斷前其內(nèi)電荷分布是否均勻，破斷后均可能在宏觀范圍內(nèi)導(dǎo)致正、負(fù)電荷的分離，即產(chǎn)生靜電，這種起電稱為破斷起電固體粉碎、液體分離過程的起電屬于破斷起電

靜電的產(chǎn)生

(3)感應(yīng)起電

當(dāng)

B導(dǎo)體與接地體

C相連時(shí)，在帶電體

A的感應(yīng)下，端部出現(xiàn)正電荷，但

B導(dǎo)體對地電位仍然為零當(dāng)

B導(dǎo)體離開接地體

C時(shí)，雖然中間不放電，但

B導(dǎo)體成為帶電體

靜電的產(chǎn)生

(4)電荷遷移

當(dāng)一個(gè)帶電體與一個(gè)非帶電體接觸時(shí)，電荷將重新分配，即發(fā)生電荷遷移而使非帶電體帶電當(dāng)帶電霧滴或粉塵撞擊在導(dǎo)體上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有力的電荷遷移；當(dāng)氣體離子流射在不帶電的物體上時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生電荷遷移

除上述幾種主要的產(chǎn)生靜電方式外，電解、壓電、熱電等效應(yīng)也可能產(chǎn)生雙電層或起電靜電的消失

靜電的消失有兩種主要方式，即中和和泄漏中和主要是通過空氣發(fā)生的泄漏主要是通過帶電體本身及其相連接的其他物體發(fā)生的

靜電的消失

1.靜電中和

(1)電暈放電

(2)刷形放電

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)在這些很小的區(qū)域內(nèi)，電場強(qiáng)度很高，其他分子發(fā)生電離，產(chǎn)生薄薄的電暈層，形成電暈放電。有時(shí)，電暈放電伴有嘶嘶聲和淡藍(lán)色光電暈放電時(shí)，間隙內(nèi)氣體電離不完全，電流很小。電暈放電的能量密度不高，如不發(fā)展則沒有危險(xiǎn)

火花放電的一種，其放電通道有很多分支，而不集中在一點(diǎn)，放電時(shí)伴有聲光

傳播型刷形放電形成密集的火花，火花能量較大，引燃危險(xiǎn)性也大

靜電的消失

(3)火花放電

指放電通道火花集中的火花放電，即電極上有明顯的放電集中點(diǎn)的放電火花放電時(shí)伴有短促的爆裂聲和明亮的閃光在易燃易爆場所，火花放電有很大的危險(xiǎn)(4)雷型放電

當(dāng)懸浮在空氣中的帶電粒子形成大范圍、高電荷密度的空間電荷云時(shí)，可能發(fā)生閃電狀的所謂雷型放電雷型放電能量大，則引燃危險(xiǎn)大

靜電的消失

2.靜電泄漏

絕緣體上較大的泄漏有兩條途徑：一條是絕緣體表面泄漏；另一條是絕緣體內(nèi)部泄漏。前者遇到的是表面電阻；后者遇到的是體積電阻

很多易起電材料的電阻率都很高其上靜電泄漏很慢

因?yàn)榻^緣體靜電泄漏很慢，所以，同一絕緣體各部分可能在較長時(shí)間內(nèi)保持不同的電壓。或者說，同一絕緣體某些部位的電壓可能不高，而另一些部位可能帶有危險(xiǎn)電壓

濕度對靜電泄漏的影響很大隨著濕度增加，絕緣體表面凝成薄薄的水膜，并溶解空氣中的二氧化碳?xì)怏w和絕緣體析出的電解質(zhì)，使絕緣體表面電阻大為降低，從而加速靜電泄漏空氣濕度降低，很多絕緣體表面電阻率升高，靜電泄漏變慢，靜電的危險(xiǎn)性增大因此，靜電事故多發(fā)生在干燥的季節(jié)吸濕性越大的絕緣體，其靜電受濕度的影響也越大

靜電的影響因素

靜電的產(chǎn)生和積累受材質(zhì)、工藝設(shè)備和參數(shù)、環(huán)境條件等因素的影響

1.材質(zhì)和雜質(zhì)的影響

固體材料

電阻率為

1×107Ω·m以下者，由于泄漏較強(qiáng)而不容易積累靜電電阻率1×109Ω·m以上者，容易積累靜電，造成危害

材料的電阻率，包括固體材料的表面電阻率對于靜電泄漏有很大影響液體材料在一定范圍內(nèi)，靜電隨著電阻率的增加而增加；超過某一范圍以后，隨著電阻率的增加，液體靜電反而下降實(shí)驗(yàn)證明，電阻率為1×1010Ω·m左右的液體最容易產(chǎn)生靜電；電阻率為1×108Ω·m以下的液體，由于泄漏較強(qiáng)而不容易積累靜電；

電阻率為1×1013Ω·m以上的液體，由于其分子極性很弱而不容易產(chǎn)生靜電粉體

當(dāng)管道、攪拌器或料槽材料與粉體材料相同時(shí)，不容易產(chǎn)生靜電，而且粉體帶電情況也不規(guī)則，有的帶正電，有的帶負(fù)電，也有的不帶電，其帶正電的顆粒數(shù)與帶負(fù)電的顆粒數(shù)大致相等靜電的影響因素

2.工藝設(shè)備和工藝參數(shù)的影響

●接觸面積越大，雙電層正、負(fù)電荷越多，產(chǎn)生靜電越多●管道內(nèi)壁越粗糙，接觸面積越大，沖擊和分離的機(jī)會(huì)也越多，流動(dòng)電流就越大●對于粉體，顆粒越小者，一定量粉體的表面積越大，產(chǎn)生靜電越多●接觸壓力越大或摩擦越強(qiáng)烈，會(huì)增加電荷的分離，以致產(chǎn)生較多的靜電●接觸一分離速度越高，產(chǎn)生靜電越多●液體流速和管徑對液體靜電影響很大設(shè)備的幾何形狀也對靜電有影響如：平皮帶與皮帶輪之間的滑動(dòng)位移比三角皮帶大，產(chǎn)生的靜電也比較強(qiáng)烈過濾器會(huì)大大增加接觸和分離程度，可能使液體靜電電壓增加十幾倍到100倍以上靜電的影響因素

容易產(chǎn)生和積累靜電的工藝過程(1)固體物質(zhì)大面積的摩擦，如紙張與銀軸摩擦、橡膠或塑料碾制、傳動(dòng)皮帶與皮帶輪或轆軸摩擦等

固體物質(zhì)在壓力下接觸而后分離，如塑料壓制、上光等，固體物質(zhì)在擠出、過濾時(shí)與管道、過濾器等發(fā)生摩擦，如塑料的擠出、賽璐珞的過濾等(2)固體物質(zhì)的粉碎、研磨過程，粉體物料的篩分、過濾、輸送、干燥過程，懸浮粉塵的高速運(yùn)動(dòng)等(3)在混合器中攪