在冬天的严寒里,人们被厚厚的衣服包裹。不过在脱下衣服的一瞬间,身上总会传来噼里啪啦的响声,还伴随着小小的痛感。要是没开灯,还能看到闪闪的火花,就像一颗颗小闪电。
物理曾经学过这是静电,如冬天的衣物、金属门把手、车门,甚至两个人握手都可能产生。
那为什么静电总是出现在冬天,春夏季节却很难发现?
静电产生的原因“静电”顾名思义就是静止的电荷,它在物体表面电荷分布不均的情况下产生。
物体都是由分子和原子组成,原子则包含质子、中子和电子构,其中质子带正电荷,电子带负电荷。
当两种不同材料的物体接触时,它们之间的电子可能会受到外力的影响,在不同物体之间转移,导致电荷不平衡。
这两个物体在分离时,如果电荷还未能被中和,就会产生静电。这被称为“接触分离起电”。
我们常说的“摩擦起电”其实也是由于物体不断地接触又分离,从而产生的静电。
除此之外,常见的静电产生方式还有“感应起电”。
原理相同,当带电荷的物体接近不带电荷的导体时,导体的两端会分别感应出正电荷和负电荷,产生静电。
比如我们身上的衣服,特别是毛衣这类织物纤维短、导电性差的材料,衣物与衣物或与皮肤之间,由于我们运动长时间地摩擦,电子就会在这两者间转移,造成一方带有正电荷(失去电子),另一方带有负电荷(获得电子)。
我们在脱下衣服的一瞬间,这些带有相反电荷的物质再次接近时,会形成一个电场,因此产生静电。
为什么冬季特别明显?这是因为冬天的寒冷空气比较干燥,湿度较低,缺乏足够的水分子来中和与分散静电荷。
水分子具有良好的导电性,在一定程度上能阻止电荷积累。但在干燥条件下,缺少了水分的帮助,电荷更容易聚集而不易释放,使得静电现象更为明显。
并且冬天温度低,电子的运动减缓活跃度降低,更容易聚集在物体表面。另外,冬季人们穿着多层衣物,增加了衣物间摩擦的机会,也促进了静电的产生。
穿衣时不明显相比之下,在穿衣过程中,由于衣物是从静止状态开始相互接触,然后逐渐分离开,这个过程相对温和,且衣物层间并未经历快速、剧烈的摩擦,因此电子的转移较为有限,不足以累积足够的电荷量形成明显的静电效果。
虽然静电在日常生活中对人体的影响微乎其微,但相对于一些特殊环境就容易产生较大危害。
比如加油站这种易燃易爆场所,静电产生的火花容易引起爆炸或火灾,因此工作人员通常会穿防静电服,加油前会释放静电。
于是,在了解静电产生的原理以及条件后,我们可以通过增加室内湿度或选择天然纤维材质的衣物等方法,来减少静电给我们带来的影响。