静电——它是什么，它是如何产生的，以及与之相关的问题

什么是静电

当原子内或分子内的平衡由于电子的获得或丢失而受到干扰时，就会产生静电。通常情况下，原子处于平衡状态是因为正粒子和负粒子（质子和电子）的数量相同。电子可以很容易地从一个原子移动到另一个原子。同时，它们形成正离子（没有电子）或负离子（单个电子或带有额外电子的原子）离子。当这种不平衡发生时，就会产生静电。

有关更多详细信息，请参见此处： 关于图片中的静电

电子上的电荷 — ( -) 1.6 x 10-19 吊坠。带相同电荷的质子具有正极性。以库仑为单位的静电荷与电子的过量或不足成正比，即不稳定离子的数量。

挂件是静电荷的基本单位，它定义了在 1 安培电流下 1 秒内通过电线横截面的电量。

正离子没有一个电子，因此，它可以很容易地接受来自带负电粒子的电子。反过来，负离子可以是单个电子或具有大量电子的原子/分子。在这两种情况下，都有一个电子可以中和正电荷。

静电是怎样产生的

产生静电的主要原因：

• 两种材料之间的接触和相互分离（包括摩擦、滚动/放卷等）。

• 温度快速下降（例如，将材料放入烤箱时）。

• 高能辐射、紫外线辐射、X 射线、强电场（在工业应用中不常见）。

• 切割操作（例如在切割机或切纸机上）。

• 手册（产生的静电）。

材料的表面接触和分离可能是卷膜和塑料片材行业中最常见的静电原因。在材料的展开/重绕或不同材料层相对于彼此的移动过程中会产生静电荷。

这个过程并不完全清楚，但对于这种情况下静电出现的最真实的解释可以通过类比扁平电容器来获得，其中当极板分离时机械能转化为电能：

结果应力 = 初始应力 x（最终板间距 / 初始板间距）。

当合成薄膜接触进料/卷取辊时，从材料流向辊的轻微电荷会导致不平衡。当材料克服与轴的接触区域时，电压上升的方式与电容器板在它们分离的那一刻。

实践表明，由于相邻材料间隙发生电击穿、表面导电率等因素，所产生的电压幅值是有限的。在接触区域的薄膜出口处，您经常可以听到轻微的爆裂声或观察到火花。当静电荷达到足以分解周围空气的值时，就会发生这种情况。

在与辊接触之前，合成薄膜是电中性的，但在移动和与进料表面接触的过程中，电子流被引导至薄膜并为其充电负电荷。如果轴是金属的并且接地，它的正电荷会很快耗尽。

大多数设备都有很多轴，因此电荷量和极性会经常变化。控制静电荷的最佳方法是在问题区域正前方的区域进行准确测量。如果过早中和电荷，它可能会在胶片到达该问题区域之前恢复。

如果物体具有储存大量电荷的能力并且存在高电压，则静电会导致严重的问题，例如电弧、静电排斥/吸引或对人员造成电击。

充电极性

静电荷可以是正的也可以是负的。对于直流电 (AC) 和无源限幅器（电刷），电荷极性通常并不重要。

静电问题

电子产品中的静电放电

有必要注意这个问题，因为在使用现代控制和测量设备中使用的电子模块和组件时经常会发生这种情况。

在电子产品中，与静电相关的主要危险来自携带电荷的人，这一点不容忽视。放电电流会产生热量，从而导致连接断开、触点断开和微电路走线断开。高压还会破坏场效应晶体管和其他涂层元件上的薄氧化膜。

通常，组件不会完全失效，这被认为更加危险，因为故障不会立即出现，而是在设备运行期间的不可预测的时刻出现。

作为一般规则，在使用静电敏感部件和设备时，您应该始终采取措施来中和身体上累积的电荷。

静电吸引/排斥

这可能是塑料、造纸、纺织和相关行业中最常见的问题。它表现为材料独立改变它们的行为——它们粘在一起，或者相反，排斥，粘在设备上，吸引灰尘，接收设备上不规则的风等。

吸引/排斥根据库仑定律发生，该定律基于平方相反的原理。在其最简单的形式中，它表示如下：

吸引力或排斥力（以牛顿为单位）=电荷（A）x电荷（B）/（物体之间的距离2（以米为单位））。

因此，这种效应的强度与静电荷的振幅和吸引或排斥物体之间的距离直接相关。吸引力和排斥力发生在电场线的方向上。

如果两个电荷具有相同的极性，它们会相互排斥；如果相反，它们会相互吸引。如果其中一个物体带电，就会产生吸引力，从而在中性物体上形成电荷的镜像。

火灾危险

火灾风险并不是所有行业的通病。但印刷和其他使用易燃溶剂的企业发生火灾的可能性非常高。

在危险区域，最常见的点火源是未接地的设备和移动的电线。如果危险区域的操作员穿着运动鞋或鞋底不导电的鞋子，则其身体可能会产生可点燃溶剂的电荷。机器未接地的导电部件也很危险。危险区域中的一切都必须正确接地。

以下信息简要说明了静电在易燃环境中的点火可能性。重要的是，没有经验的交易者事先了解设备的类型，以避免在选择用于此类条件的设备时出错。

放电引起火灾的能力取决于许多变量：

• 处置类型；

• 放电功率；

• 放电源；

• 放电能量；

• 存在易燃环境（气相溶剂、灰尘或易燃液体）；

• 易燃介质的最小点火能量 (MEW)。

放电类型

共有三种主要类型——火花刷、刷子和滑动刷。在这种情况下，不考虑冠状动脉放电，因为它不是很有活力并且发生得相当缓慢。电晕放电通常是无害的，只有在火灾和爆炸危险非常高的区域才应考虑。

真诚的释放

它主要来自中等导电、电绝缘的物体。它可以是人体、机器或工具的一部分。假定电荷的所有能量在火花瞬间耗散。如果能量高于溶剂蒸汽的 MEW，可能会发生点燃。

火花能量计算如下：E（焦耳）= ½ C U2。

从手中排出

当锋利的设备将电荷集中在介电材料的表面时，电刷放电就会发生，而介电材料的绝缘特性会导致电荷积聚。电刷放电的能量低于火花放电，因此存在较少的着火危险。

用滑动刷涂抹

滑动刷喷涂发生在高电阻率合成材料的片材或卷材上，其具有增加的电荷密度和网状物每一侧的不同电荷极性。这种现象可能是由摩擦或喷涂粉末涂料引起的。其效果与扁平电容器的放电相当，并且可能与火花放电一样危险。

动力和能量的来源

电荷分布的大小和几何形状是重要因素。身体的体积越大，它所含的能量就越多。尖角会增加场强并维持放电。

放电功率

如果有能量的物体表现不佳 电例如人体，物体的阻力会减弱弹射，减少危险。对于人体来说，有一个基本规律：假设所有内部最低点燃能量小于 100 mJ 的溶剂都能点燃，尽管人体所含的能量可能高出 2 到 3 倍。

最小点火能量 MEW

溶剂的最小点燃能量及其在危险区域的浓度是非常重要的因素。如果最小点火能量低于放电能量，则存在着火的危险。

电击

工业企业的静电冲击风险问题越来越受到重视。这是由于职业健康和安全要求的显着增加。

由静电引起的电击通常不是特别危险。这只是令人不快，而且经常会引起严重的反应。

静电冲击的常见原因有两种：

感应电荷

如果一个人在电场中并拿着带电物体，例如一卷胶片，他们的身体可能会带电。

如果操作员穿着绝缘鞋底的鞋子，直到他接触到接地设备，电荷才会留在他的身体里。电荷流到地面并击中人。当操作员接触带电物体或材料时也会发生这种情况——由于绝缘鞋，电荷会积聚在体内。当操作者接触设备的金属部分时，电荷会被释放而引起触电。

当人们走在化纤地毯上时，地毯和鞋子之间的接触会产生静电。司机下车时受到的电击是由起床时座椅和衣服之间积聚的电荷触发的。解决这个问题的方法是在从座位上抬起之前触摸汽车的金属部分，例如门框。这允许电荷通过车身和轮胎安全地排放到地面。

设备感应电击

这种电击是可能发生的，尽管它发生的频率远低于材料引起的损坏。

如果收带盘上有大量电荷，操作者的手指就会将电荷集中到达到断点并发生放电的程度。此外，如果未接地的金属物体处于电场中，它可能会带上感应电荷。由于金属物体是导电的，移动电荷会放电到接触物体的人身上。