【正文】 Gouy等人認(rèn)為：液體與固體之間雖然也出現(xiàn)偶電層 ， 但與兩種金屬固體接觸時(shí)的偶電層并不相同 。 液體的帶電與液體的電阻率（電導(dǎo)率）、液體所含雜質(zhì)、管道材料和管道內(nèi)壁情況、注液管、容器的幾何形狀、過(guò)濾器的規(guī)格與安裝位置、流速和管徑等有關(guān)。 固體物質(zhì)大面積的磨擦 ， 如橡膠或塑料碾制 、 傳動(dòng)皮帶與皮帶輪或傳送皮帶與導(dǎo)輪磨擦等； 固體物質(zhì)在壓力下接觸而后分離 ， 如塑料壓制 、 上光等； 固體物質(zhì)在擠出過(guò)濾時(shí)與管道 、 過(guò)濾器等發(fā)生的磨擦 ， 如塑料 、 橡膠的擠出等； 固體物質(zhì)的粉碎 、 研磨和攪拌過(guò)程 液體靜電 液體在輸送、噴射、混合、攪拌、過(guò)濾、灌注、劇烈晃動(dòng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生帶電現(xiàn)象。 不再贅述 。 環(huán)境的溫度、濕度 ? 環(huán)境的溫度、濕度的不同直接影響物體的表面電阻率及電場(chǎng)的分布。 接觸面積、接觸壓力 ? 接觸面積關(guān)系到靜電產(chǎn)生的范圍，所以接觸面積越大，靜電產(chǎn)生就越大，接觸壓力越大，靜電產(chǎn)生就越大。 雜質(zhì)的影響 任何物體都不同程度地含有各種雜質(zhì)，有的雜質(zhì)是自然存在的，有的是加工時(shí)加入的，也有的是在貯運(yùn)過(guò)程中難免混入的。 金屬是良導(dǎo)體，但當(dāng)它被懸空后就和絕緣體一樣，也會(huì)帶上靜電。 金屬的電阻率很小，電子運(yùn)動(dòng)快，所以?xún)煞N金屬分離后，顯不出靜電。 一般汽油、苯、乙醚等物質(zhì)的電阻率在1010～ 1013Ω m ≧ 1 1011Ω m 1 107Ω ～1 1011Ω m ≦ 1 107Ω 靜電亞導(dǎo)體 1 106Ω 下面列舉三個(gè)典型的靜電序列表，供參考。1971年 Krupp根據(jù)金屬 —— 半導(dǎo)體接觸面的勢(shì)壘理論，計(jì)算了接觸面上的表面電荷密度 : ? ?? ?012?????????????XEededgmsm如果兩種高分子材料相接觸 ， 則面電荷密度 ? ?2211219rrePP???????????? 影響靜電產(chǎn)生的因素 物體的種類(lèi) 物體電阻率 物質(zhì)介電常數(shù) 雜質(zhì)的影響 接觸面積、接觸壓力 分離速度 環(huán)境的溫度、濕度 物體的種類(lèi) 接觸分離的兩物質(zhì)的種類(lèi)及組合不同，會(huì)影響靜電產(chǎn)生的大小和極性。根據(jù)金屬內(nèi)電子的勢(shì)能井，很容易計(jì)算出接觸面上的面電荷密度： ? ?2112???? ??ed金屬與半導(dǎo)體接觸，同樣出現(xiàn)偶電層。并觀測(cè)到，吹鐵粉或銻粉時(shí)，起電效果最顯著。這很快得到了實(shí)驗(yàn)證實(shí)。 Harper1951年根據(jù)金屬勢(shì)能井理論，可以定量計(jì)算出兩種不同金屬接觸時(shí)接觸面上的面電荷密度（見(jiàn)下述）。人們對(duì)靜電起電規(guī)律的認(rèn)識(shí)，也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。 1879年亥姆霍茲（ Helmholtz）指出，在固體接觸面的兩方，形成等量異號(hào)的電荷層，如圖所示，稱(chēng)為偶電層。 人類(lèi)認(rèn)識(shí)靜電的歷史歷程 ? 早在 1796年，伏打就發(fā)現(xiàn)，兩種不同的金屬 A和 B接觸后，如果接觸距離很?。ㄟ_(dá)到或小于 25 108cm），在接觸面上就產(chǎn)生電勢(shì)差。 人類(lèi)認(rèn)識(shí)靜電的歷史歷程 ? 大約幾百年前，人們就發(fā)現(xiàn)了不同金屬之間摩擦帶電的序列不同，排出了早期的靜電起電序列 : (+)鋁，鋅，錫，鎘，鉛，銻，鉍，汞，鐵，銅，銀，金，鈀（－）。東漢王充 “論衡 ”中有 “頓牟輟芥 ”等摩擦起電的論述。 人類(lèi)認(rèn)識(shí)靜電的歷史歷程 ? BC600年即公元前六百年 Thales就記載了絲綢與琥珀的摩擦起電現(xiàn)象。 現(xiàn)代靜電學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容 靜電應(yīng)用技術(shù) 靜電安全技術(shù) 靜電測(cè)試技術(shù) 靜電生物效應(yīng) 靜電基礎(chǔ)理論 抗靜電材料與制品 消靜電設(shè)備 靜電應(yīng)用技術(shù) ? 靜電除塵技術(shù) ? 靜電噴涂技術(shù) ? 靜電復(fù)印與電攝影技術(shù) ? 靜電分選技術(shù) ? 駐極體 ? 靜電藥物傳送（ electrostatic drug delivery） ? 靜電推進(jìn) (electrostatic propulsion) ? 靜電起電機(jī) 靜電安全技術(shù) ? 船舶靜電安全技術(shù) ? 石油和石油化工靜電安全技術(shù) ? 電子行業(yè)靜電安全技術(shù) ? 雷電與防雷技術(shù)（ 大氣靜電學(xué)） ? 橡膠行業(yè)、塑料行業(yè)、制藥、紡織、印刷、面粉、炸藥、電火工品、航空航天等行業(yè)的 ESD危害與防治 ?因此如何進(jìn)行靜電防護(hù)及控制是各行業(yè)非常關(guān)注的安全問(wèn)題之一 。 ? 靜電放電（ Electrostatic Discharge, 簡(jiǎn)寫(xiě)為 ESD）則是另外不同的物理概念或物理過(guò)程。因?yàn)槠鋵?duì)外表現(xiàn)是通過(guò)靜電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。無(wú)論是靜電荷或帶電體，都會(huì)在空間激發(fā)出靜電場(chǎng)。石油化工靜電安全技術(shù) 孫可平 上海海事大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師 上海海事大學(xué)靜電技術(shù)研究所所長(zhǎng) 中國(guó)物理學(xué)會(huì)靜電專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任兼秘書(shū)長(zhǎng) 上海市物理學(xué)會(huì)靜電專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任 Journal of Electrostatics 十人編委會(huì)編委 石油化工靜電安全技術(shù) 5. GB 133482022液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程 修改內(nèi)容簡(jiǎn)述 ? 人們一般意義上所說(shuō)的的靜電，是指靜電荷或靜電場(chǎng)。所謂靜電荷，是指相對(duì)于觀察者而言靜止的電荷或帶電體。靜電場(chǎng)才是靜電荷或帶電體的物理本質(zhì)。靜電場(chǎng)是一種物質(zhì)存在，有能量，有動(dòng)量，對(duì)其中的其他帶電體施加力的作用。因?yàn)榘殡S著靜電放電，往往有電量的轉(zhuǎn)移、電流的產(chǎn)生和電磁場(chǎng)輻射。 靜電的產(chǎn)生 影響靜電產(chǎn)生的因素 固體靜電 粉體靜電 液體靜電 氣體（蒸汽）靜電 人體靜電 靜電的產(chǎn)生主要是兩個(gè)物體當(dāng)它們相互緊密接觸時(shí)，在接觸面產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，而分離時(shí)造成兩物體各自正、負(fù)電荷過(guò)剩，由此形成了靜電帶電。我國(guó)關(guān)于靜電現(xiàn)象的最早記載見(jiàn)于漢代。西晉張華 “博物志 ”有 “今人梳頭，解著衣，有隨梳解結(jié)，有光者，亦有咤聲 ”的記載，與我們現(xiàn)代人的生活經(jīng)歷已很接近。 1879年 Hlmholtz發(fā)現(xiàn)了偶電層理論，可以較好地解釋靜電起電序列。該電勢(shì)差一般在十分之幾伏到幾伏之間，并且存在著一個(gè)系列，即：（ +）鋁、鋅、錫、鎘、鉛、銻、鉍、黃銅、汞、鐵、鋼、銅、銀、金、鉑、鈀、 MnO PbO2， 前后任意兩種固體接觸時(shí)，前者帶正電，后者帶負(fù)電。 A B + + + + + 現(xiàn)代靜電學(xué)階段： 上世紀(jì)二、三十年代，量子力學(xué)的建立，開(kāi)創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。偶電層理論得到了進(jìn)一步的的完善。 兩種金屬接觸分離以后，分別帶上了靜電。 1932年 Kullrath將金屬粉末從銅管內(nèi)吹出去，粉末與銅管經(jīng)歷了接觸分離過(guò)程，使這個(gè)對(duì)地絕緣的粉末發(fā)生器產(chǎn)生了 26萬(wàn)伏的高電壓。 兩金屬接觸后再分離產(chǎn)生的靜電起源于接觸電勢(shì)差，這一點(diǎn)是由 HarPer1951年證實(shí)的。但已不象兩種金屬那樣對(duì)稱(chēng)，半導(dǎo)體表面電荷已有一部分深入到表面層內(nèi)部。 通過(guò)大量實(shí)測(cè)試驗(yàn)，按照不同物質(zhì)相互磨擦?xí)r帶電極性的順序，人們排出了靜電帶電序列表。 不同的靜電序列 ⑴ ⑵（ +）石棉－玻璃－云母－羊毛－貓皮－鉛－鎘－鋅－鋁－鐵－銅－鎳－銀－金－鉑（ ） ⑶市售常用衣料帶電序列 （＋）純毛－絳綸綢－窗簾綢－人造棉－富春紡－麻襯－毛腈華達(dá)呢－毛絳涼爽呢－棉白布－真絲－美麗綢－平絨－紡毛花呢－凡立?。拇_良－滌卡－麻紗－滌絲綢－花瑤－富古羅－滌腈花呢－喬紗－豬尤皮－人造苯（－） 物體電阻率 物體上產(chǎn)生了靜電 ,能否積聚起來(lái)主要取決于電阻率 體電阻率 表面電阻率 靜電導(dǎo)體 ≦ 1 106Ω m ～1 1010Ω m 靜電非導(dǎo)體 ≧ 1 1010Ω m 靜電導(dǎo)體難以積聚靜電，而靜電非導(dǎo)體在其上能積聚足夠的靜電而引起各種靜電現(xiàn)象，靜電亞導(dǎo)體介于其中。m之間，它們?nèi)菀追e聚靜電。 水是靜電良導(dǎo)體，但當(dāng)少量的水混雜在絕緣的液體中，因水滴液品相對(duì)流動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生靜電，反而使液品靜電量增多。 物質(zhì)介電常數(shù) ? 介電常數(shù)亦稱(chēng)電容率，是決定電容的一個(gè)因素，物體的電容與電阻結(jié)合起來(lái)，決定了靜電起電與靜電消散規(guī)律。 雜質(zhì)的存在，不僅影響帶電程度，還影響到帶電極性。 分離速度 ? 物體接觸后分離的速度越快，產(chǎn)生的靜電越大。 固體靜電 上面列出的人類(lèi)認(rèn)識(shí)靜電的歷程主要是固體靜電 。 許多生產(chǎn)工藝過(guò)程均可能產(chǎn)生靜電 。 如在石油化工企業(yè)中，物料反復(fù)的加溫、加壓、噴射、輸送、灌注運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程，都會(huì)產(chǎn)生大量的靜電，有時(shí)達(dá)到數(shù)千至數(shù)萬(wàn)伏，一旦放電可造成非常嚴(yán)重的后果。 重點(diǎn)討論一下固體與液體接觸時(shí)的偶電層理論 。 以水在玻璃管內(nèi)流動(dòng)為例 ， 其偶電層示意圖如圖 32所示。 固體表面上的電荷仍緊貼在固體表面 ， 而液體表面的電荷卻呈擴(kuò)散分布 ， 電荷已滲透到液體內(nèi)部 。 只是電荷分布不均勻罷了 。假定固體表面吸附的是負(fù)離子，液體中是正離子，如下圖所示。下面求解 δ 的表式，看它與哪些因素關(guān)。 ? ? ? ? ? ??????????? ?KTxeZenZdxxd iiiir????e xp1022用近似解法來(lái)求出它的解 。 同時(shí)還表明 ， l/M具有長(zhǎng)度的因次 ， 因此稱(chēng) l/M為偶電層的厚度 ，并用 δ表示 ， 即 ? ?? ???iiirneZKTM2201 ???如果液體中只有一種正離子和一種負(fù)離子，且設(shè)他們的離子價(jià)相等；在遠(yuǎn)離界面處，由于電中性，兩種離子的平均濃度亦相等，則可寫(xiě)為： 由此可知，偶電層的厚度不僅與溫度與介電常數(shù)有關(guān)，還與離子價(jià)和離子均勻分布狀態(tài)下的平均濃度 n有關(guān)。 ???? ??? ?? r0 必須指出 ， 上述提到的偶電層整體是電中性 ， 是指固體與液體相對(duì)靜止而言的 。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ， 當(dāng)固體與液體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 滑動(dòng)不是直接發(fā)生在固體表面 ， 而是在液體內(nèi)部距固體表面有一距離 d處的 AB面上發(fā)生 ， 如圖 34所示 。 滑動(dòng)面與界面的距離 d長(zhǎng)約為一個(gè)分子大小 。 因此 ， 滑動(dòng)面內(nèi)的那些液中離子與緊貼在固體表面上的離子一樣是不隨液 體流動(dòng)而帶走的 。 另一部分 （ 滑動(dòng)面右邊部分 ）叫活動(dòng)層或擴(kuò)散層 。顯然這是兩種不同的電勢(shì)。 偶電層與電動(dòng)電勢(shì) 根據(jù)上式可求得偶電層兩邊的電勢(shì)差 （ ζ電勢(shì) ） 為： dEDr????0??由于 d遠(yuǎn)小于毛細(xì)管的半徑 r， 所以可以看成平行偶電平面 ， 相當(dāng)于一個(gè)平板電容器 ， 可知偶電層間的電場(chǎng)為 rE???0?當(dāng)沿著毛細(xì)管軸向加一個(gè)外電場(chǎng) E。 另外 ， 液體運(yùn)動(dòng)時(shí)還受到粘滯阻力作用， 根據(jù)牛頓公式 ， 單位面積上所受的粘滯阻力 ?0EF ?drduF ??因?yàn)?d很小 ， 在一段很小的距離 d內(nèi)速度由零變到 u， 因此 ， 可用速度隨距離變化的平均變化率 u/d來(lái)代替 du/dr， 于是 在穩(wěn)定流動(dòng)時(shí) ， 靜電力與粘滯力平衡 ， 即 duF ????0Edu?????00Eu r?消去 δ便得到電滲速度 從上式中可以看出，電滲速度與 ζ 電勢(shì)有關(guān)，它指出了測(cè)量 ζ 電勢(shì)的方法。 如果毛細(xì)管內(nèi)半徑為 r， 截面積則為 πr2， 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)毛細(xì)管的液體體積 V=πr2u， 將此代入 ， 得： 測(cè)出了 V， 即可求出 ζ。 根據(jù)泊氏滯流公式 式中 l為管長(zhǎng) 。 從 （ 319） 、（ 320） 式可得到：