太煩人了！冬天一到，靜電就開始出現。有沒有人可以照顧一下？

原創 曲炯 科普中國

開個門被金屬把手電得嚇一跳……

夜里脫件毛衣一路火花帶閃電……

就連擼個貓也噼里啪啦帶音效……

又到了靜電這位與之有所交道交集的老朋友前來進行拜訪的時節階段，談及說起靜電，咱們一般通常首先首要會想到兩件事情情形狀況——一是由于摩擦而產生起電這種現象，另一件情形狀況呢就是靜電著實真的特別煩人令人困擾麻煩 。

然而，靜電并非僅僅局限于摩擦起電這一種形式，并且靜電于某些特定場合之中，所產生的危害遠遠不止令人心煩這點而已，可是若能對其進行妥善運用的話，靜電又能夠為人類提供幫助，接下來我們就對此展開詳細講述。

摩擦起電，并不簡單

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日常生活里最為常見的靜電乃是摩擦起電，它也是平常將眾人折磨得最為厲害的那一個。小至握手時出現的噼里啪啦響聲，大到閃電發出的轟隆咔嚓聲響，這些都是它所造就的結果。

這是在歷史中，早早被人類留意到且記錄下來的電現象當中的一個，在希臘語那兒，?λεκτρον（發音）是琥珀的等同詞匯，而且琥珀易于起電蒙塵，公元前6世紀就被古希臘哲學家泰勒斯記錄了 。

盡管摩擦起電這件事兒早已達到眾人皆知的程度，然而科學家卻尚未將這一現象理解得毫無不透絲毫不剩，究其緣由在于它所展現出來的情形頗為缺乏穩定特性，引發其形成的因素繁雜且種類繁多。舉例來講，當初我們在學校求學期間所獲取的大致層面的印象是，在搶奪電子這個行為當中，哪一方更具備能夠搶到電子的能力，那么哪一方就會帶有負電這種電荷狀態。要是僅僅把考量的范圍限定在材料這一方面，按照常理推測應該會存在一個處于終極地位的最為厲害的角色，在這場搶奪電子的類似游戲里獲取領先勝出的結果 。

然而在實際情形里，針對某些特定材料而言，摩擦起電從而引發的搶電子大比拼并非是那種強者將一切通吃的性質的游戲。反而更近似于玩石頭剪刀布這種形式：絲綢輸給了紙張，紙張輸給了棉花，棉花輸給了玻璃，玻璃輸給了鋅，可鋅竟又輸給了最開始的絲綢！

由此可知，材料的性質不一定就是那唯一的因素，在經過一番研究之后，如今被大家所公認的一些會產生影響的因素存在著，材料自身天生具備的性質，材料表面呈現出的結構以及其走向，材料局部位置所具有的粗糙度，施加于材料的摩擦時的力度，還有環境當中的濕度之類的 。

靜電可不只是擦出來的

電能由摩擦產生靜電，然而產生靜電并非僅依賴于摩擦，還有一種靜電類別是壓電，像石英、電氣石也就是碧璽這類物質可作為其代表。

壓電的原理是怎樣的呢，打一個不太精準的比方，如同有一輛公共汽車，當乘客數量不多的時候，朝著哪個方向站立的都存在，伴隨著車內變得愈發擁擠，人們會自然而然地排列出一個方向，在一邊看去全都是正面，在另一邊看去則全都是后背，這種現象稱作極化，會使得壓電材料一部分出現正電荷，而另一部分出現負電荷，由于受熱同樣會讓晶格產生應力，所以有些壓電材料另外具備熱釋電效應。

另外存在著一類靜電，這類靜電在太空中相對而言比較易于出現，太陽光里的高能紫外線以及 X 射線照射物體之際，會將電子驅趕出來，進而在原先的位置遺留下一層正電荷，比如在月球的表面，干燥細碎的那些月壤顆粒由于都攜帶著正電荷，會因同性相斥的原理，拔地而起，懸浮至幾米高的位置，形成一層并非氣體的月塵“大氣”，而月塵一旦碰到外來物之時，又極易吸附 。

曾拆過泡沫塑料包裝的讀者，想必對此深有感受。靜電懸浮著的月塵，對探月設備產生的干擾頗為巨大，我們的首輛玉兔號，剛抵達月球一個多月（即月球上的第二個白天）之際，便出現了動力方面的問題，極有可能是月塵混入內部所釀成的故障。阿波羅號月球車揚起的塵埃，長時間不落遵循的也是相同原理，并非地面攝影棚呈現出的那種效果。

玉兔號月面漫游車 來自

靜電的危害到底有多大？

大多數的靜電是有害而并非有益的，是會讓人感到討厭的。靜電的成因存在著多種多樣的情況，但其主旨終究是一個“靜”字。要是產生了電荷但卻不流動，那么就大概有可能積累起來從而釀成災害。

在北方的冬天，屋里是供著暖氣的，環境是干燥的，要是不用加濕器的話，即便用了或許也只是杯水車薪，走動或者換衣之時的靜電是難以導走的，就會累積在體表，伺機進行發泄。像平常把我們弄得手指酥麻的那些小火花，其電壓是能達到上萬伏的。這個數字聽起來是很駭人的，而它背后的物理公式是這樣的：

電荷量 = 電容×電壓

能看得出，電容與電壓成反比，一個越小，另一個就越大。我們握手之際，兩手之間存在一個極小的電容，所以只需少許電荷，便能產生一個高壓將空氣擊穿，從而形成那個讓我們顫抖的小電弧。然而大家無需害怕，真正具備殺傷力的東西是電流而非電壓，生活靜電的電荷量極小，所以電流也相當微弱，不會導致致死致殘情況發生的。

但是，大家務必要小心謹慎，要是將這個能夠擊穿空氣的小電弧放置到存在危險的場合之中，那么就極有可能會釀成嚴重的災禍。比如說油罐車這種類型的車輛，倘若裝的油并不滿，那么油在罐體里面晃蕩的時候，就多半會因為摩擦而產生靜電，進而引發爆炸事故。早期的時候，油罐車都會在車尾的部位安裝一條鐵鏈，讓其垂落到地面之上，目的就是要把靜電在第一時間傳遞給大地。

如今的防靜電舉措變得越發繁多且更為可靠了，其一，鐵鏈被換成導電橡膠，以此確保能時刻按住大地，不會出現時斷時續的狀況，也不會磕出火星；其二，輪胎材料同樣采用導電橡膠；其三，油罐內放置隔油板，目的是減輕油料的沖擊顛簸。

然而加油站，從進行油品裝卸操作開始，直至給車主加油的過程當中，會實施不少用以防范靜電的措施，像是先進行放電之后再實施加油等諸如此類的做法。另外，像面粉廠這類存在嚴重粉塵狀況的行業，除了對于明火加以嚴格防范之外，針對靜電同樣是采取極為嚴密的防范措施的，這是由于靜電有可能引發令人恐懼的粉塵爆炸情況，甚至還可能對面粉的正常生產流程產生不良影響。

而偏愛自己動手裝機的那些朋友們，對此更是會有深切體會，當僅僅只用裸手去觸碰電腦主板或者內存芯片時，機器隨時都有可能出現“變磚”情況，仔細探究其中原因，同樣是基于上面所提到的那個公式，靜電所滋生出的高壓成功擊穿了芯片，正因如此，廠家寄送過來的各類電子設備，一般都是被包裹在能夠起到緩釋或者導走靜電作用的袋子里面。

在我們對這些設備進行拆裝操作之際，則是須得先去摸摸墻，或者是用另一只手去扶住大機器的金屬外殼。而那些專業從事電路維修工作的師傅們，在其桌上常常備有一塊接地的導電橡膠，并且在其腕上還套著導電“手銬”。

電子設備外的防靜電包裝 作者實拍

在電子設備生產上游的半導體行業當中，對于靜電簡直是視作大敵一般。在廠房里面，穿著超凈服，這可不單單是為了罩住整個身體以防止皮屑脫落而已，更是在衣服內部編入了導電細絲，并且在鞋底摻入了碳質的導電橡膠。乃至即便在車間外圍的“灰區”行走，同樣得穿上防靜電拖鞋。

筆者曾有過幾年穿著這種拖鞋的經歷，其軟硬程度恰到好處，且具有經久耐磨的特性，按理說，只要在家里備上一套，便能夠快樂地去擼貓了。然而！穿著這樣的拖鞋會將觸電的風險極大地提高！（給讀者留下思考：究竟是為何？）我們經過權衡之后，還是選擇忍受一下那噼里啪啦的狀況吧。

坐飛機較為頻繁的朋友們，或許會留意到，機翼上面存在許多尖尖的小刺。那些并非通信天線，也無法提升動力，而是用于釋放靜電的，其大名是靜電刷。飛機跟空氣進行高速摩擦，肯定會產生靜電，然而沒辦法采用油罐車那樣的拖地設備，所以依照靜電在尖銳外形部位會向空中釋放的原理，安裝了這些小尖刺。

在日常的生活當中，能夠經歷的規模最大的靜電放電現象，那應當就是閃電了，然而呢，這個話題實在是太大了，所以就不展開去說了。

善用靜電

雖然多數靜電對人沒有幫助且存在危害，然而要是能夠恰到好處地加以引導和誘導，使得它依照我們內心的想法和意志去行動做事，那么便能夠創造出相應的價值來了。

用靜電的最成功使用案例里頭，應該就是復印機了。它先是在半導體之上布滿靜電什么地方沒有冬天，接著用光去照射那些不該有字的地方，把這兒的半導體變為導體，消除掉此處的靜電，留下未被照射的靜電區域來吸附碳粉。

將大量電荷導入，把這些電荷約束在我們所設計的位置，進而形成一個強大的電場，憑借這個電場就能夠加速帶電粒子，可借其研究基礎物理以及許多與之相關的學科。相較于回旋加速器而言，這種靜電加速器成本較為低廉，占地面積較小，在世界范圍內獲得了廣泛應用 。

靜電加速器 來自

能夠運用讓壓電效應生成的靜電流動起來的方法，去制造石英諧振器，它可是石英表的核心部件，曾經給人們的生活帶來過極大便利，只是隨著手機的廣泛普及，手表現在好像僅僅算得上是服飾了。

于噴涂的行業范圍之內，憑借靜電所具備的同性互斥這一原理之處，能夠達成霧滴均勻分散的狀況。而在它們朝著噴涂目標趨近到達之際，又能夠靠著感應之后產生的靜電吸附于其上。此種場面實際上是頗為眼熟的，大體上就是月塵致使月球車毀壞的那一原理狀況，可是一旦運用到恰當合適之所在了，那時便又是另一種截然不同之效果呈現出來了。

所以，多多理解就能化敵為友，似乎是個顛撲不破的道理呢！

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本文為科普中國-星空計劃作品

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