靜電感應

靜電感應

靜電感應(英文:Electrostatic induction)是在外電場的作用下導體中電荷在導體中重新分布的現象。一個帶電的物體與不帶電的導體相互靠近時由於電荷間的相互作用,會使導體內部的電荷重新分布,異種電荷被吸引到帶電體附近,而同種電荷被排斥到遠離帶電體的導體另一端。這個現象由英國科學家約翰·坎頓和瑞典科學家約翰·卡爾·維爾克分別在1753年和1762年發現。由於靜電感應作用的存在,當人體接近某些敏感的儀器設備時,能造成干擾甚至損壞,工業生產中的某些粉塵,由於摩擦帶電及感應帶電作用的反覆進行,可以出現大量的電荷積累,出現火花放電及導致爆炸事故,因此需事先採取必要的防靜電措施。

危害

靜電感應是物質(如金屬,即導體)中電子流動的一種現象。金屬物體內部的電子移向表面,使表面帶有與接近它的帶電物體相反極性的電荷,並有靜電力學現象和放電現象發生。如果感應物體是電阻較小的良導體時,容易發生靜電放電現象從而造成危害。

金屬物體(導體)上的吸附

帶電物體(灰塵等)接近金屬物體時,金屬物體內部會發生靜電感應,導致物體中的自由電子移向表面,使表面處於帶電狀態,因此靜電感應產生的電位與帶電物體(灰塵等)的靜電在庫侖力的作用下相互吸引,這樣便發生吸附現象。此類現象即使金屬物體接地會發生靜電感應,往往不能有效地消除金屬物體的靜電。

絕緣體上的吸附

由於庫侖力的作用,絕緣體吸引帶有相反極性電荷的灰塵,對於絕緣體或吸附物,只要消除二者中任何一個上的靜電就足夠了。實際上,消除絕緣體的靜電效果會更好。另外消除絕緣體的靜電也比消除空氣中粒子或灰塵的靜電更容易。在現代大規模工業生產過程中,增加防止靜電危害的投資,必然會得到相應的滿意回報。

實例

人體也是導體。由於靜電感應作用的存在,當人體接近某些敏感的儀器設備時,能造成干擾甚至損壞,工業生產中的某些粉塵,由於摩擦帶電及感應帶電作用的反覆進行,可以出現大量的電荷積累,出現火花放電及導致爆炸事故,因此需事先採取必要的防靜電措施。

產生等量異種電荷

取一對用絕緣柱支持的金屬導體A和B,導體上都貼有金屬箔,讓A和B彼此接觸,這時A和B上的金屬箔閉合,表示它們都沒有帶電。把另一個帶正電的金屬球C移近導體A,這時A,B上的金屬箔都張開了,表示它們都帶了電。實驗表明,靠近C的導體A帶的電荷與C異號。遠離C的導體B帶的電荷與C同號。將AB導體分開,A和B帶有等量異種電荷。AB導體分開後,金屬箔由於帶有同種電荷,繼續保持張開。

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閃電的形成

閃電是大氣中的放電發光現象,它形成的首要條件就是大氣肯定帶有電荷。一般最簡單的解釋就是空中氣流因摩擦而帶電形成帶電雷雲,由於靜電感應的作用,此帶電雷雲下方的大地或其它的雷雲可集聚大量異號電荷,當聚集的電荷達到一定的數量時,在雲層內不同部位之間或者雲與地面之間就形成了很強的電場。電場強度平均可以達到幾千伏特/厘米,局部區域可以高達1萬伏特/厘米。這么強的電場,足以把雲內外的大氣層擊穿,於是在雲與地面之間或者在雲的不同部位之間以及不同雲塊之間激發出耀眼的閃光。這就是人們常說的閃電。

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