太烦人了！冬天一到，静电就开始出现。有没有人可以照顾一下？

原创 曲炯 科普中国

开个门被金属把手电得吓一跳……

夜里脱件毛衣一路火花带闪电……

就连撸个猫也噼里啪啦带音效……

又到了静电这位与之有所交道交集的老朋友前来进行拜访的时节阶段，谈及说起静电，咱们一般通常首先首要会想到两件事情情形状况——一是由于摩擦而产生起电这种现象，另一件情形状况呢就是静电着实真的特别烦人令人困扰麻烦 。

然而，静电并非仅仅局限于摩擦起电这一种形式，并且静电于某些特定场合之中，所产生的危害远远不止令人心烦这点而已，可是若能对其进行妥善运用的话，静电又能够为人类提供帮助，接下来我们就对此展开详细讲述。

摩擦起电，并不简单

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日常生活里最为常见的静电乃是摩擦起电，它也是平常将众人折磨得最为厉害的那一个。小至握手时出现的噼里啪啦响声，大到闪电发出的轰隆咔嚓声响，这些都是它所造就的结果。

这是在历史中，早早被人类留意到且记录下来的电现象当中的一个，在希腊语那儿，ἤλεκτρον（发音）是琥珀的等同词汇，而且琥珀易于起电蒙尘，公元前6世纪就被古希腊哲学家泰勒斯记录了 。

尽管摩擦起电这件事儿早已达到众人皆知的程度，然而科学家却尚未将这一现象理解得毫无不透丝毫不剩，究其缘由在于它所展现出来的情形颇为缺乏稳定特性，引发其形成的因素繁杂且种类繁多。举例来讲，当初我们在学校求学期间所获取的大致层面的印象是，在抢夺电子这个行为当中，哪一方更具备能够抢到电子的能力，那么哪一方就会带有负电这种电荷状态。要是仅仅把考量的范围限定在材料这一方面，按照常理推测应该会存在一个处于终极地位的最为厉害的角色，在这场抢夺电子的类似游戏里获取领先胜出的结果 。

然而在实际情形里，针对某些特定材料而言，摩擦起电从而引发的抢电子大比拼并非是那种强者将一切通吃的性质的游戏。反而更近似于玩石头剪刀布这种形式：丝绸输给了纸张，纸张输给了棉花，棉花输给了玻璃，玻璃输给了锌，可锌竟又输给了最开始的丝绸！

由此可知，材料的性质不一定就是那唯一的因素，在经过一番研究之后，如今被大家所公认的一些会产生影响的因素存在着，材料自身天生具备的性质，材料表面呈现出的结构以及其走向，材料局部位置所具有的粗糙度，施加于材料的摩擦时的力度，还有环境当中的湿度之类的 。

静电可不只是擦出来的

电能由摩擦产生静电，然而产生静电并非仅依赖于摩擦，还有一种静电类别是压电，像石英、电气石也就是碧玺这类物质可作为其代表。

压电的原理是怎样的呢，打一个不太精准的比方，如同有一辆公共汽车，当乘客数量不多的时候，朝着哪个方向站立的都存在，伴随着车内变得愈发拥挤，人们会自然而然地排列出一个方向，在一边看去全都是正面，在另一边看去则全都是后背，这种现象称作极化，会使得压电材料一部分出现正电荷，而另一部分出现负电荷，由于受热同样会让晶格产生应力，所以有些压电材料另外具备热释电效应。

另外存在着一类静电，这类静电在太空中相对而言比较易于出现，太阳光里的高能紫外线以及 X 射线照射物体之际，会将电子驱赶出来，进而在原先的位置遗留下一层正电荷，比如在月球的表面，干燥细碎的那些月壤颗粒由于都携带着正电荷，会因同性相斥的原理，拔地而起，悬浮至几米高的位置，形成一层并非气体的月尘“大气”，而月尘一旦碰到外来物之时，又极易吸附 。

曾拆过泡沫塑料包装的读者，想必对此深有感受。静电悬浮着的月尘，对探月设备产生的干扰颇为巨大，我们的首辆玉兔号，刚抵达月球一个多月（即月球上的第二个白天）之际，便出现了动力方面的问题，极有可能是月尘混入内部所酿成的故障。阿波罗号月球车扬起的尘埃，长时间不落遵循的也是相同原理，并非地面摄影棚呈现出的那种效果。

玉兔号月面漫游车 来自

静电的危害到底有多大？

大多数的静电是有害而并非有益的，是会让人感到讨厌的。静电的成因存在着多种多样的情况，但其主旨终究是一个“静”字。要是产生了电荷但却不流动，那么就大概有可能积累起来从而酿成灾害。

在北方的冬天，屋里是供着暖气的，环境是干燥的，要是不用加湿器的话，即便用了或许也只是杯水车薪，走动或者换衣之时的静电是难以导走的，就会累积在体表，伺机进行发泄。像平常把我们弄得手指酥麻的那些小火花，其电压是能达到上万伏的。这个数字听起来是很骇人的，而它背后的物理公式是这样的：

电荷量 = 电容×电压

能看得出，电容与电压成反比，一个越小，另一个就越大。我们握手之际，两手之间存在一个极小的电容，所以只需少许电荷，便能产生一个高压将空气击穿，从而形成那个让我们颤抖的小电弧。然而大家无需害怕，真正具备杀伤力的东西是电流而非电压，生活静电的电荷量极小，所以电流也相当微弱，不会导致致死致残情况发生的。

但是，大家务必要小心谨慎，要是将这个能够击穿空气的小电弧放置到存在危险的场合之中，那么就极有可能会酿成严重的灾祸。比如说油罐车这种类型的车辆，倘若装的油并不满，那么油在罐体里面晃荡的时候，就多半会因为摩擦而产生静电，进而引发爆炸事故。早期的时候，油罐车都会在车尾的部位安装一条铁链，让其垂落到地面之上，目的就是要把静电在第一时间传递给大地。

如今的防静电举措变得越发繁多且更为可靠了，其一，铁链被换成导电橡胶，以此确保能时刻按住大地，不会出现时断时续的状况，也不会磕出火星；其二，轮胎材料同样采用导电橡胶；其三，油罐内放置隔油板，目的是减轻油料的冲击颠簸。

然而加油站，从进行油品装卸操作开始，直至给车主加油的过程当中，会实施不少用以防范静电的措施，像是先进行放电之后再实施加油等诸如此类的做法。另外，像面粉厂这类存在严重粉尘状况的行业，除了对于明火加以严格防范之外，针对静电同样是采取极为严密的防范措施的，这是由于静电有可能引发令人恐惧的粉尘爆炸情况，甚至还可能对面粉的正常生产流程产生不良影响。

而偏爱自己动手装机的那些朋友们，对此更是会有深切体会，当仅仅只用裸手去触碰电脑主板或者内存芯片时，机器随时都有可能出现“变砖”情况，仔细探究其中原因，同样是基于上面所提到的那个公式，静电所滋生出的高压成功击穿了芯片，正因如此，厂家寄送过来的各类电子设备，一般都是被包裹在能够起到缓释或者导走静电作用的袋子里面。

在我们对这些设备进行拆装操作之际，则是须得先去摸摸墙，或者是用另一只手去扶住大机器的金属外壳。而那些专业从事电路维修工作的师傅们，在其桌上常常备有一块接地的导电橡胶，并且在其腕上还套着导电“手铐”。

电子设备外的防静电包装 作者实拍

在电子设备生产上游的半导体行业当中，对于静电简直是视作大敌一般。在厂房里面，穿着超净服，这可不单单是为了罩住整个身体以防止皮屑脱落而已，更是在衣服内部编入了导电细丝，并且在鞋底掺入了碳质的导电橡胶。乃至即便在车间外围的“灰区”行走，同样得穿上防静电拖鞋。

笔者曾有过几年穿着这种拖鞋的经历，其软硬程度恰到好处，且具有经久耐磨的特性，按理说，只要在家里备上一套，便能够快乐地去撸猫了。然而！穿着这样的拖鞋会将触电的风险极大地提高！（给读者留下思考：究竟是为何？）我们经过权衡之后，还是选择忍受一下那噼里啪啦的状况吧。

坐飞机较为频繁的朋友们，或许会留意到，机翼上面存在许多尖尖的小刺。那些并非通信天线，也无法提升动力，而是用于释放静电的，其大名是静电刷。飞机跟空气进行高速摩擦，肯定会产生静电，然而没办法采用油罐车那样的拖地设备，所以依照静电在尖锐外形部位会向空中释放的原理，安装了这些小尖刺。

在日常的生活当中，能够经历的规模最大的静电放电现象，那应当就是闪电了，然而呢，这个话题实在是太大了，所以就不展开去说了。

善用静电

虽然多数静电对人没有帮助且存在危害，然而要是能够恰到好处地加以引导和诱导，使得它依照我们内心的想法和意志去行动做事，那么便能够创造出相应的价值来了。

用静电的最成功使用案例里头，应该就是复印机了。它先是在半导体之上布满静电什么地方没有冬天，接着用光去照射那些不该有字的地方，把这儿的半导体变为导体，消除掉此处的静电，留下未被照射的静电区域来吸附碳粉。

将大量电荷导入，把这些电荷约束在我们所设计的位置，进而形成一个强大的电场，凭借这个电场就能够加速带电粒子，可借其研究基础物理以及许多与之相关的学科。相较于回旋加速器而言，这种静电加速器成本较为低廉，占地面积较小，在世界范围内获得了广泛应用 。

静电加速器 来自

能够运用让压电效应生成的静电流动起来的方法，去制造石英谐振器，它可是石英表的核心部件，曾经给人们的生活带来过极大便利，只是随着手机的广泛普及，手表现在好像仅仅算得上是服饰了。

于喷涂的行业范围之内，凭借静电所具备的同性互斥这一原理之处，能够达成雾滴均匀分散的状况。而在它们朝着喷涂目标趋近到达之际，又能够靠着感应之后产生的静电吸附于其上。此种场面实际上是颇为眼熟的，大体上就是月尘致使月球车毁坏的那一原理状况，可是一旦运用到恰当合适之所在了，那时便又是另一种截然不同之效果呈现出来了。

所以，多多理解就能化敌为友，似乎是个颠扑不破的道理呢！

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本文为科普中国-星空计划作品

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