靜電中和,實質上就是電性中和。即正負電荷結合,在電荷量上達到平衡,對外不顯電性。
兩個帶等量異種電荷的物體,一個失去電子而帶正電荷,另一個得到電子而帶負電荷,一個失去多少電子另一個就得到多少電子;當發(fā)生電的中和時,帶負電的物體會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電中性的過程即為靜電中和。故兩物體對外都不顯示電性。
物質中的電子和質子總是成對存在的,在數量上是平衡的(質子帶正電,電子帶負電),所以對外不顯電性。這種平衡一旦被打破,物質對外就顯現其電性(失去電子的物質帶正電,得到多余電子的物質帶負電)。靜電中和就是通過人為的干預,使物質恢復其電中性的過程。即:使缺少電子的物質得到電子的補充,而將有多余電子物質的多余電子轉移出去,從而在新的條件下達到電子與質子在數量上的平衡,使物質對外顯示電中性。
靜電中和的方法大致有兩大類:
⑴使用離子發(fā)生器(離子風機、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,并由風扇通過送風管道將離子風輸送到可能產生靜電的物體表面,將物體表面所帶的電荷進行中和;當物體表面所帶為負電荷時,它會吸引氣流中的正離子;而當物體表面所帶為正電荷時,它會吸引氣流中的負離子,從而使物體表面的靜電荷被中和。
離子:是原子或原子團由于得失電子而形成的帶電微粒。在離子中質子數與電子數不等,依據離子的電性不同,可以分為陰離子(負離子)和陽離子(正離子)。
陰離子:即帶負電的原子或原子團。
陽離子:即帶正電的原子或原子團。
電離:電離有兩種,一種是化學上的電離;另一種是物理上的電離。
化學上的電離:指電解質在一定條件下(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(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、受熱及電場的作用下,就會使中性氣體原子中的電子獲得足夠的能量,以克服原子核對它的引力而成為自由電子,同時,中性的原子或分子由于失去了帶負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離子的過程稱為氣體電離。
※離子化可以在5秒鐘內中和絕緣體上的靜電荷。
⑵將靜電序列中相距較遠的兩種物質按一定比例混合在一起使用,即將能夠產生正電荷的物質與能夠產生負電荷的物質按一定比例混合,使正負電荷在數量上相等,達到相互中和的目的。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:在實際應用中,第一種方法(即使用離子發(fā)生器)的使用較為普遍且實用;第二種方法(即靜電序列中相距較遠的兩種物質混合使用)的應用有一定局限性,僅適用特定的使用條件,如:摩擦速度、摩擦壓力、風速、流速、溫濕度等條件一定的情況下。
靜電中和一般應用于不便使用靜電防護材料(靜電導體或靜電亞導體)的情況下,如絕緣材料的使用或金屬物體無法進行接地的情況。
※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。