静电放电那点破绽 先说说人身上那点“电”。你平时天天在家里,手里拿个手机,摸个遥控器,就像在跟空气打架。空气是绝缘体,但皮肤细胞里也有离子,这就好比你在玩冰火两重天。你张嘴讲话,呼吸,步行,就连就是上茅房,这些动作都在跟电荷讲话。你脑子里有个念头,心想“今天有点燥”,这念头刚冒出来,你手里的遥控器先被电了一下,啪的一声。
这个声儿在物理图里叫静电放电,在人体图里叫起皮。你会发现,有时候你明明没摸到金属,衣服摩擦着,头发炸了,实际上是地球本身的电荷跟你换了个位置,你只是把这个电荷“偷”回来了一点。 这种“偷”的过程,图里画得特别省事,就是两个物体之间差了电压。想象你站在地上,鞋底和地面积了灰尘,你踩上去,就像踩在绝缘垫上,你的电荷不肯走,不想找个地儿掉。
这时候,你的头发里那点富余的电荷,非要找个出口。图里画的不是电流,是场。空气被击穿,场通了。
这时候,前面的物体、后面的物体、连你衣服上的纤维,都在互相拉扯。电荷像水坝里的压力,慢慢积累,直到它不再肯忍了。
这时候,放电就形成了。
不是突然冒火花,是像挤牙膏一样,一点点把电荷挤出去。 有些时候,你就连感觉不到电。
比如你坐在沙发上,旁边有个金属亮屏的电视,你手摸了一下,没事。
为啥?出于电视的壳子里,电荷被均衡了,要么说,电视给你回了一个信号。
这时候图里画的是电容。电容就像两个盘子,一个盘子装着电荷,另一个盘子留空。你摸电视,你的电荷被“接”到电视上了,电视瞬间认定它多了一个盘子,为了平衡,它就把富余的电荷挤走。
这东西叫电容,电容大,你摸一下,它就帮你把电给“倒”回去。 再说说闪电。图里画的是一个圆弧,从你的身体,经过云,再带你。
这实际上是个挺混乱的路径。在图里,你就是一个节点,云是另一个节点。空气里的离子把这两个节点联系起来了。你身上的电荷,通过空气的分子,像水流过河道一样,流到了云层里。
这过程不是线性的,是跳跃的。
有时候跳一下,有时候再跳一下,越跳电压越高,直到它能击穿空气了。
这时候,空气里突然多了大量的高频电流,空气离子化,形成了等离子体。
这张图里画得最抽象的局部,就是这个等离子体如何被电离,如何变成我们看到的光和声音。 有人问,这跟手机电池有啥关系?实际上挺近。你手机电池里也有电,但那是化学键里的能量,不是自由电荷。手机有屏幕,就多了个电容;手机有外壳,就多了个层。你摸手机,就是让你身上的电荷,去填充手机的电容,要么把手机富余的电荷,顺便带回去。
这就是为啥有时候摸手机会认定脸颊有点发烫,要么感觉手机壳有点凉,都是电荷在“搬家”。 还有啊,有些时候你感觉特别“火”,像是皮肤在冒烟。
这不是出于火,是静电。
这时候图里画的是电压差。你的身体每一根毫毛,每一层细胞,都在跟周围空气、跟你的衣服里的小虫子、跟隔壁的插座,比哪位电压高。高电压的哪位,冲上去就放电。放电的时候,能量瞬间释放,空气就“砰”地一声裂开,光炸出来,电就出来了。
有时候你摸衣架,衣架是金属的,你是绝缘体,你身上的电荷过不去,它就积在那儿,跟你身体电流走不通,电压差就拉得越来越大,直到你随意摸个衣架,线就断了,你整个人瞬间被电,还当作是触电。 再聊聊衣服里的静电。
这玩意儿在衣服里特别明显。你穿羽绒服,拉链头是塑料的,你摸拉链头,那玩意儿先跟你“聊聊天”,然后你身上的电荷被吸那会儿,空袋子那边就空了。
这时候图里画的是电荷分布。衣服纤维之间互相摩擦,电子从一方跑那会儿,一方就缺了电子,负电荷多了,这就变成了一个带负电的物体。当你摸到另一个物体,只要带正电,这东西就通电了。放电的时候,电荷像瀑布一样流那会儿,流到对方身体里,对方就可能会认定有点痒,要么皮肤有点皱。 有时候,图里还会画一个“感应”的过程。你靠近一个带电体,不用接触,你的身体就带电了。
这是出于你的身体周围也形成了电场。带电体给周围空气发电,空气里的自由电子被电场推走了,剩下正离子,空气就变成了带正电的。
这时候,你靠近,你在被“推开”,要么说,你身上的电荷还没动,但周围的空气已经被电场“给”了一番。
这时候你再摸,空气里的电荷跟你身上的电荷打架了,放电就启动了。 还有些时候,图里会画各种怪的路径,比如绕过手指头,要么经过皮肤表面。
这是出于人体是个导体,电荷能够流过皮肤表面。你不需求把电荷从头发里抽出来,直接流进皮肤,再流进血管,最终流到心脏。别看心脏里本来就有电,但那是心肌细胞的电位差,跟电器里的电压不一样。电器里的电压,是电势能转化成的动能,能把你电得皮开肉绽。而你的身体里,电荷是自由移动的,它们到处乱跑,遇到障碍就停住,遇到通路就流走。 有时候你就连想,这电能不能穿过外壳?比如你站在铁塔上,皮囊带电,不会触电吗?能。出于目前是静电,是场的难题。你身上的电荷,顺着外面的金属壳,流向了地面。图里画的是一条直线的路径,从你到地线。
只要这条路通了,电荷就下来了。
只要你一直站在那儿,就把壳里的电荷慢慢排空,电就慢慢散了。 最终说说,这种电对你身体有啥影响。除了那一声“啪”要么那种刺手的感觉,有时候还会认定特别累,想皮肤剥皮。
这是出于电荷在流动时,跟细胞里的离子打架,细胞膜会把一局部电挡住,一局部留住了。留进来的电,会让细胞膜形成变形,让细胞里原本平衡的电位被扰乱。
这就像你在推一个摆动的钟,你一直在推,钟就停不下来。
这就是电离造成的损伤,就是所谓的电光接触性皮炎。 总结一下,静电图里最核心的一句话就是:电压差了,电荷就流。
这流的过程不是线性的,是跳跃的,是依靠空气的介质搞定的。
有时候电压不高,但电荷能跑挺远;有时候电压挺高,但空气还没断。
这时候你就知道,下次要是衣服摩擦着,要么头发炸毛了,那是场在干活,不是电在伤人。