靜電中和,實(shí)質(zhì)上就是電性中和。即正負(fù)電荷結(jié)合,在電荷量上達(dá)到平衡,對(duì)外不顯電性。
兩個(gè)帶等量異種電荷的物體,一個(gè)失去電子而帶正電荷,另一個(gè)得到電子而帶負(fù)電荷,一個(gè)失去多少電子另一個(gè)就得到多少電子;當(dāng)發(fā)生電的中和時(shí),帶負(fù)電的物體會(huì)將多余的電子傳給因缺少電子而帶正電的物體,使得兩物體的原子都恢復(fù)電中性的過程即為靜電中和。故兩物體對(duì)外都不顯示電性。
物質(zhì)中的電子和質(zhì)子總是成對(duì)存在的,在數(shù)量上是平衡的(質(zhì)子帶正電,電子帶負(fù)電),所以對(duì)外不顯電性。這種平衡一旦被打破,物質(zhì)對(duì)外就顯現(xiàn)其電性(失去電子的物質(zhì)帶正電,得到多余電子的物質(zhì)帶負(fù)電)。靜電中和就是通過人為的干預(yù),使物質(zhì)恢復(fù)其電中性的過程。即:使缺少電子的物質(zhì)得到電子的補(bǔ)充,而將有多余電子物質(zhì)的多余電子轉(zhuǎn)移出去,從而在新的條件下達(dá)到電子與質(zhì)子在數(shù)量上的平衡,使物質(zhì)對(duì)外顯示電中性。
靜電中和的方法大致有兩大類:
⑴使用離子發(fā)生器(離子風(fēng)機(jī)、離子棒等)。
作用原理:由高壓電源發(fā)生器和放電極組成離子發(fā)生器,通過尖端高壓電暈放電將空氣電離成離子體,并由風(fēng)扇通過送風(fēng)管道將離子風(fēng)輸送到可能產(chǎn)生靜電的物體表面,將物體表面所帶的電荷進(jìn)行中和;當(dāng)物體表面所帶為負(fù)電荷時(shí),它會(huì)吸引氣流中的正離子;而當(dāng)物體表面所帶為正電荷時(shí),它會(huì)吸引氣流中的負(fù)離子,從而使物體表面的靜電荷被中和。
離子:是原子或原子團(tuán)由于得失電子而形成的帶電微粒。在離子中質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)不等,依據(jù)離子的電性不同,可以分為陰離子(負(fù)離子)和陽離子(正離子)。
陰離子:即帶負(fù)電的原子或原子團(tuán)。
陽離子:即帶正電的原子或原子團(tuán)。
電離:電離有兩種,一種是化學(xué)上的電離;另一種是物理上的電離。
化學(xué)上的電離:指電解質(zhì)在一定條件下(如溶解于某些溶劑,加熱熔化等),電離成為可自由移動(dòng)的離子的過程。
※在電離前,可能是不含有離子(如氯化氫),也可能是盡管有離子,但里面的離子不能自由移動(dòng)(如氯化鈉固體)。
物理上的電離:指不帶電的粒子在高壓電弧或者高能射線等的作用下,變成帶電離子的過程。如:地球的大氣層中的電離層里的粒子就屬此種情況。
空氣電離:空氣是由氧、氮、水蒸氣、二氧化碳等多種氣體組成的氣體混合物,在正常情況下,氣體分子不帶電(顯中性),但在射線、受熱及電場(chǎng)的作用下,就會(huì)使中性氣體原子中的電子獲得足夠的能量,以克服原子核對(duì)它的引力而成為自由電子,同時(shí),中性的原子或分子由于失去了帶負(fù)電荷的電子而變成帶電荷的正離子。這種使中性氣體或原子釋放正負(fù)離子的過程稱為氣體電離。
※離子化可以在5秒鐘內(nèi)中和絕緣體上的靜電荷。
⑵將靜電序列中相距較遠(yuǎn)的兩種物質(zhì)按一定比例混合在一起使用,即將能夠產(chǎn)生正電荷的物質(zhì)與能夠產(chǎn)生負(fù)電荷的物質(zhì)按一定比例混合,使正負(fù)電荷在數(shù)量上相等,達(dá)到相互中和的目的。如在過濾材料中就有利用兩種材料不同的電性混合使用的案例。
注:在實(shí)際應(yīng)用中,第一種方法(即使用離子發(fā)生器)的使用較為普遍且實(shí)用;第二種方法(即靜電序列中相距較遠(yuǎn)的兩種物質(zhì)混合使用)的應(yīng)用有一定局限性,僅適用特定的使用條件,如:摩擦速度、摩擦壓力、風(fēng)速、流速、溫濕度等條件一定的情況下。
靜電中和一般應(yīng)用于不便使用靜電防護(hù)材料(靜電導(dǎo)體或靜電亞導(dǎo)體)的情況下,如絕緣材料的使用或金屬物體無法進(jìn)行接地的情況。
※接地和隔離無法從絕緣體中釋放電荷,所以靜電中和就顯得尤為重要。