較真要點(趕時間?看要點就夠了):

  • 1只要人體和其它物體有摩擦,就會產生靜電,靜電是不會被消除的。當帶有不平衡電荷的人體接觸有電位差的物體時就會發生放電現象,從而形成電流,即人被電到了。
  • 2防靜電手環分爲有線手環和無線手環兩種,有線手環因爲接地(線),可以實時幫助人體放電,無線手環則採用尖端放電和形成迴路耗電等方式,幫助人體被動或主動放電。
  • 3有線手環日常使用不夠方便,適合經常接觸高精密儀器的人羣;無線手環使用起來很方便,適用於普通人羣,但沒必要購買宣傳特別誇張的,優選迴路耗電方式的。

查證者:時光遠 | 美國雪城大學電氣工程碩士

近日,有網友在較真闢謠小程序中留言詢問,除靜電手環的原理是什麼?有沒有用?有靠譜推薦嗎?筆者今天來回答一下。

一、被電到是發生了放電現象

當不平衡電荷(正電荷不等於負電荷)聚集在某個物體或其表面上,並且無法形成迴路電流或放電時,就形成了靜電。放電現象是指電荷在有電位差(電壓不等於0)的情況下,通過某種介質(比如說金屬、氣體等)產生電荷轉移的現象 [1]。

(電荷轉移示意圖)

不平衡電荷聚集在人體表面形成靜電,當人體接觸有電位差的媒介時(比如說門把手),就會產生電荷轉移即發生放電現象,也就是所謂的“被電到”。

所以,被電到是發生了放電現象,並不是靜電本身。

二、若想不被電到,要麼儘可能地減少電壓,要麼儘可能地增加電阻

初中物理講過,被絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷叫正電荷,被毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷叫負電荷。這是由於不同原子核吸引電子的能力不同,導致物體摩擦接觸後正負電子不相等,產生了帶電性。人體也是一樣的,在乾燥的季節脫毛衣等行爲也會導致身體帶電。也就是說,只要人體和其它物體有摩擦,就會產生靜電,靜電是不能被消除的。

電荷轉移(放電)時,會形成電流。電流等於電壓除以電阻(I=U/R),電流越大,人被電到的感覺就越疼。一般來講,電視的電流是500毫安,燈泡的電流是200毫安。人體可以感知的交流電大小是1毫安,10毫安的交流電就能讓一個體重68公斤的成年人產生嚴重的肌肉收縮,導致其無法正常控制肌肉[2]。不過,一般靜電的電流量是微安級別的(1毫安=1000微安),能放出電火花的能達到毫安級別。

所以,要想不被電到,或者不被電得那麼疼,要麼儘可能減小電壓,因爲電壓是分子,當它減小到0時,電流也爲0;要麼儘可能地增大電阻,因爲電阻是分母,分母變大,電流會變小。

三、防靜電手環的主要原理是幫人體提前放電,從而減小電壓,避免下一次被電到

防靜電手環就是從幫人體減小電壓的角度來設計的,分爲有線手環和無線手環兩種。

有線手環就是手上套着手環,手環接地線(或者地),而地線是零電位。通過這種手環,人身上聚集的電荷就被傳輸到地上了,從而降低了人身上的帶電量。當人再去接觸其他導電物體時(比如芯片),就減少了電位差,從而減少了電流,即減少了放電量。當然,這種手環的使用很不方便,更多是被經常操作高精密電器元件的科學家所使用,畢竟高精密電器元件是及其脆弱的,一個不小心的靜電放電就可能嚴重影響其使用壽命[3]。

無線手環則方便了很多,只有一個手環,不需要任何連接線,當然它防靜電的效果也會差一些。常見的原理有尖端放電 [4]、形成迴路耗電等。

導體的尖容易聚集電荷,而當電荷密度大時,就容易發生放電現象。無線手環主動製造尖端,積極創造提前放電的環境,從而降低電壓。當然這種放電的對象是空氣,不會導回到人身上,所以使用安全。

迴路耗電的原理就是主動將手上的電荷形成一個閉環迴路,根據Q=I^2*R*t(熱量等於電流的平方乘以電阻乘以時間)等方式主動將電能以熱能或其他形式的能量釋放出去,從而減少手上的電荷。現在迴路耗電的手環多種多樣,有的是放一個計步器,有的是放一個小燈泡,其實原理上都是主動將電能消耗。

四、如何選擇防靜電手環呢?

如果需要經常接觸高精密儀器,那一定要用有線手環了,畢竟儀器的安全最重要。

對於普通人來說,選擇無線手環就夠了,可把握以下兩個原則。

1)不選擇原理高大上的

靜電的原理簡單易懂,防靜電從科學角度看也沒什麼難度,那些扯什麼高分子、納米技術或者外太空材料的,不是騙人的是什麼?花哨的宣傳無非是爲了賣得貴一點。大家不要被套路,選擇普通實用的就夠了。

2)優先選擇迴路耗電的

尖端放電這個原理畢竟是一種自然現場,過程比形成迴路主動耗電的還是會慢一些,與其等待電荷自然放出去,不如人爲地給它消耗掉,這樣能夠更有效率地降低人身上的電荷量,從而減少放電現象。

當然,如果不想買防靜電手環,日常生活中也是有辦法的。比如,可以在開鐵門之前先摸一下牆(增大電阻),或者可以多接觸溼潤環境、多選擇純棉的衣服(減小電壓),這樣就能消除靜電帶來的煩惱了。

本文編輯:zolazhang

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