The secret of static electricity? It’s shocking
静电1
在你头上用一个气球摩擦你的头部,会让你的头发都炸立起来。
虽然很少有人对自己进行这样的试验,但是许多人都看到过类似的经历,这就是静电的作用。
虽然静电效应最先在古希腊就被人们观察并记载下来,但是物理学家们仍然搞不清楚为什么摩擦特定的材料可以产生静电电荷。现在,也许他们已经找到了答案。
不像电流通过电线一样,静电是留在原处不动。静电也称为摩擦电(triboelectricity),往往产生静电的材料不导电或者导电性能不好,就像橡皮或者塑料,让静电负荷卡在那里而不是流动。这些绝缘体放在一起互相摩擦的时候,就会累积静电电荷。
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在最新的一项研究中,研究人员偶然关注另外一种电力现象弯电现象或者挠曲电现象(electrical phenomenon called flexoelectricity ),开始疑惑也许这种现象背后的原理或许可以解释如何摩擦产生静电。
弯电效应(flexoelectric effect),是一种当在纳米级别的电场中经历持续的但不一致的弯曲时出现的一种现象,就像你用手指沿着塑料梳子滑动带来的弯曲。(The flexoelectric effect is the spontaneous appearance of electrical fields during continuous but inconsistent flexing or bending at the nanoscale, like haphazardly running your finger along the teeth of a plastic comb)
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由于弯电效应,在如此微小的范围内,即使平滑的物体也被在表面打出七零八落的许多突出。
研究团队发现,当两个物体相互摩擦的时候,这些微小的突出由于弯电效应呈现弯曲,导致静电积聚。这项发现报告发表在最近的《物理评论快报》杂志上。(Physical Review Letters)
这项新的解释说明了为什么由同样材料做成的绝缘体,在一起摩擦的时候也会产生电压。这个诠释也让一些科学家受挫,他们认为静电负荷的积聚可能归根结底是由于两个相互摩擦的材料,是由于摩擦材料内在的不同而引起。
研究认为,塑料特别容易产生静电。新的研究发现,或许可以帮助一些工程师优选可以产生更多静电负荷的材料,例如可以为可穿戴的科技服务。
这项研究发现,还可以为易燃易爆企业场所提供安全启示,比如石油炼化企业设备运行期间,即使一个火花也可以导致致命的爆炸。通过消除设施表面的静电负荷积聚,或许可以降低这些场所的安全风险。
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