前段時間有個網友在後台留言說想了解一下靜電，正巧的是，小編前幾天爬樓梯的時候，手指無意中觸碰了一下扶手，然後竟然被電了！電了！了！好氣啊，夏天竟然被電了，作為一個凡事都要研究一下的小編，自然不會放過這個現象，一定要找出被電的緣由。趁著這個機會，小編就應網友要求來聊一下靜電，並告訴你小編究竟為什麼會被電。
怒髮衝冠（假裝有帽子）
啥是靜電？
Definition of static electricity
靜電是電荷在物質系統中的不平衡分布產生的現象[1]。「物質系統中的不平衡分布」，嗯~~~，這句話有點專業，簡單地說就是物體中的正負電荷不相等，使得物體荷電。靜電之所以被稱之為「靜電」，是因為物體帶電後，電荷會保持在物體上，除非通過放電的方式將電荷移走。
靜電的產生方法主要有兩種，分別是摩擦起電和感應起電。
電子逸出功（忘了逸出功是啥的小可愛回去翻翻課本）不同的兩種物體摩擦時，因為逸出功小的材料對電子的束縛更弱，所以它的電子容易流向另外一個物體，這樣就使得電子逸出功小的材料帶正電，電子逸出功大的材料帶負電[1]。這就是摩擦起電。
正負電荷的命名就和摩擦起電有關。那位100美元鈔票上的政治科學兩開花的班傑明·富蘭克林將絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫正電荷，皮毛摩擦過的橡膠棒所帶的電荷叫負電荷。
班傑明·富蘭克林（圖片來源：Wikipedia）
帶電物體靠近導體的時候，在電場作用下，導體兩端聚集符號相反的電荷，如果將導體一端的電荷引入大地，那麼導體就會帶電，這屬於感應起電。
感應起電示意圖（來源：vivaxsolutions.com）
我們都知道，帶電物體往往具有吸引輕小物體的性質，比如和頭髮摩擦過後的塑料筆桿能吸附小紙屑。這是由於帶電物體靠近時，輕小物體會感應起電，從而帶上和帶電物體異號的電荷而被吸引。
夏季的雷擊事件則與這兩種起電方式都有關。
目前普遍認為，雷電是強對流天氣下，雲中的小水滴和冰晶摩擦、碰撞，使得雲層頂部帶正電荷，雲層底部帶負電荷，進而雲層之間放電的現象[2]。
圖片來源：NOAA
雲層底部帶負電，會使大地表面感應出正電荷，雲層底部和大地構成一個電容器。當空氣被擊穿，雲層底部的負電荷和大地帶的正電荷中和就是雷擊了。
靜電有用嗎？
Of course
范德格拉夫起電機
范德格拉夫起電機在科技館中經常可以見到，讓人產生刺蝟頭的那個大圓球裝置。
聽這個裝置的名字就知道，范特格拉夫起電機來歷不凡，實際上人家是用來做加速器的。范德格拉夫在1931年左右製造了一台靜電加速器用於核物理實驗，因為范德格拉夫靜電加速器最大可以產生5MV的電壓，足以用來加速帶電粒子。後來有了更好的加速器，比如回旋加速器，范德格拉夫靜電加速器就用來教學了[3]。
范特格拉夫起電機的原理其實很簡單，電刷A與幾萬伏的電源相連，因為尖端放電，讓皮帶荷正電，然後通過滾軸的運動讓皮帶攜帶正電荷到電刷B，使得和電刷B相連的球殼帶正電（因為電荷不會在球體內部，而是會集中在外部）。球殼產生的電場就可以用來加速內部離子源產生的離子了。
范特格拉夫起電機原理圖（圖片來源：UNCW）
靜電複印
靜電複印聽名字就知道用上了靜電。
複印機最重要部件是硒鼓（也叫感光鼓），硒鼓的基體是鋁，表面是硒，硒有個光敏特性，在黑暗下是絕緣體，在光照下是導體[4]。
在黑暗中讓硒鼓表面的硒帶負電，而鋁基體感應出正電。用光掃描需要複印的內容，沒有字跡的地方光可以透過，讓硒成為導體，這塊區域的硒和鋁基體的電荷中和，就成了中性的，而有字跡的地方光就無法透過，硒依然帶負電。這樣在硒鼓上就有一個由電荷形成的「影像」，叫潛影。硒鼓帶負電的區域吸附帶正電的碳粉，再將碳粉轉移到帶負電荷的複印紙上。複印紙和碳粉只是靜電吸引，接觸還不牢固，需要烘烤紙張讓碳粉固定在紙張上，這也就是為什麼剛列印出來的紙很燙手。
複印機原理（圖片來源：Wikipedia）
不同的品牌碳粉所帶的電荷不同，相應的，硒鼓所帶的電荷也會不同，並不是所有廠商生產的墨粉都是帶正電的。
雷射印表機也是類似的原理，不同之處是直接用雷射照射硒鼓得到潛影。
雷射印表機原理（圖片來源：UNCW）
靜電除塵
讓細顆粒物先通過帶正電的濾網，荷上正電，再經過帶負電的濾網，因為靜電吸引，細顆粒物就能被帶負電的濾網捕獲了 [3]。從而起到除塵凈化空氣的作用。
靜電除塵原理（圖片來源：UNCW）
靜電上漆
讓油漆和物件帶不同的電荷，因為有電場的存在，油漆顆粒會在電場力的作用下向物件運動，油漆利用效率更高（油漆顆粒受到的電場力是重力的75倍，也就是說油漆顆粒被電場約束了，不容易亂跑），噴塗更均勻[5]。
同樣條件下，荷電與不荷電的噴漆結果（圖片來源：Youtube）
靜電也煩人
Annoying
靜電中和所釋放的能量比較小，比如乾燥的冬季人體觸碰金屬物體所釋放的能量遠不足1J，但是電壓卻在上萬伏，這足以造成不小的危害。
比如很多電子設備就對靜電很敏感，因為電子設備中電路的集成度很高，使得線路面積很小，耐壓能力差，很容易被靜電擊穿。所以在電子產品線上的工人都會有全套裝備來防護，地板上也有導電塗料。平時購買的線路板之類的外面也會有防靜電包裝。
防靜電用品（來源：xzcgp.com）
靜電會釋放火花，易燃易爆物附近除了要嚴防煙火，也要小心靜電。比如自助加油站上都會有下面的那個提示，就是為了防止靜電引燃了揮發出來的汽油。油罐車尾部都會拖著條鐵鏈，也是為了接地，及時將電荷傳導出去，避免引燃油料，畢竟長途運輸油料和罐體不斷摩擦，會有源源不斷的電荷產生。粉塵很大的區域也需要防靜電，比如麵粉廠，雖然平時要將麵粉點燃挺困難的，但是當它彌散在空氣中時，與空氣接觸面積大，非常容易點燃。
靜電釋放器（圖片來源：pioneerwe.com）
怎樣才能避免被電
The method
雖然靜電能量低，但被電一下實在是不好受，尤其是在冬天，一天要被電很多次，電的多了，遇見鐵門和欄杆都有陰影了。（感同身受的小夥伴請讓我看到你的雙手）
前面已經提過靜電的產生原因了，那麼如何減少被電的次數也有了理論依據。
人體所帶的靜電是由於人體與衣物、衣物與衣物之間相互摩擦所產生的，也就是摩擦生電。只要人在運動，那就不可避免地會帶上靜電，所以阻止靜電產生的這一條路是不可行的。既然無法阻止靜電的產生，那就只好減少人體的電量，也就是要及時地把靜電傳導走。
所以，最有效的辦法是用空氣加濕器增大空氣濕度，提高空氣的導電性，這樣人體的電荷就能被及時導走，減少累積。這也是為什麼在南方就不容易被電的原因。除了這個辦法，上文提到的車間裡的靜電手環也可以試試，就是有個缺點——活動不太方便。
儘管有這些導走電荷的方法，但有時難免還是會被電，這時就要思考下怎樣減弱被電的感覺。
靜電釋放時能量比較低，但是感覺很明顯。這時因為手指接觸金屬時，放電的區域特別小，就像是「尖端放電」，使得那一小塊皮膚感覺有感覺。所以要儘量增大和金屬的接觸面積，比如用手先捏住自己身上的鑰匙（身上的鑰匙和自己的電位相同），再用鑰匙尖去觸碰鐵門、欄杆之類的，這樣就可以減弱電擊的感覺。因為手指捏住鑰匙之後，手和金屬的接觸面積增大了，增大了皮膚導電的區域，而尖端放電的「重任」則由鑰匙尖代勞了[6]。如果一時間沒找到鑰匙，可以試著用手背接觸鐵門，這樣也可以增大接觸面積。
至於開頭提到的小編夏天被電了，其實原因很簡單：空氣乾燥才容易被電，那說明盛夏已過，秋天將至。這也提醒我們，快要開學啦！
參考資料:
[1]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9D%99%E7%94%B5
[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
[3]https://uncw.instructure.com/courses/17048/modules/items/158524
[4]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%8D%E5%8D%B0%E6%9C%BA
[5]https://www.youtube.com/watch?v=LAEGkaqKZhQ
[6]https://www.zhihu.com/question/19584885
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文章來源: https://twgreatdaily.com/3NBWy2wBJleJMoPM7JFU.html