静电安全

导入：上节课我们说了触电防护技术，大家还记得工频的安全电压是多少伏吗？什么是安全接地？这节课我们讲静电安全。在干燥和多风的秋天，在日常生活中，人们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光，见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令人大惊失色；早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱，拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪”的声响，这就是发生在人体的静电。3.2.1静电的产生物质都是由分子构成，分子是由原子构成，原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子构成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能等)在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。3.2.1.2外界条件我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程。因此摩擦起电实质上是接触分离起电。在日常生活，各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。实验材料：碎纸屑、尺子。用尺子在头发中来回摩擦，然后把尺子放在碎纸屑上，可以看到尺子上吸上了很多碎纸屑。实验原理：头发和尺子摩擦时，产生的静电把碎纸屑吸了上去。（1）接触起电也就是摩擦起电（2）附着带电如液体分解面、液-固、液-液界面都会发生（3）破断带电如固体粉碎、液体分裂过程的起电（4）感应起电电场作用下，导体分离出极性相反的电荷（5）电荷迁移电荷在不同物质中的重新分配，即电荷迁移由图可看出A球原不带电，带电的B球使A球电荷发生转移，在接地情况下，经c、e、f等过程使A球带上电荷，谓之感应起电。3.2.2静电的特性与危害3.2.2.1静电的特性（1）电量小、电压高例如脱衣能产生上万伏的电压（2）持续时间长即静电泄漏很慢，保持时间长（3）一次性放电绝缘导体内的所有自由电荷将一次经放电点放掉（4）远端放电即感应放电（5）尖端放电尖端最易放电（6）静电屏蔽静电场可用导电的金属元件加以屏蔽3.2.2.2静电的危害（1）静电使人体受电击可能引发二次事故（2）静电影响产品质量产生废品，降低生产效率由于微电子器件中集成度越来越高刻线宽度越来越窄，因此，在生产过程中每一道工序都要防止静电放电造成的击穿而造成大量报废，美国每年因静电放电致使半导体器件的损失达100亿美元，英国达20亿美元，日本的微电子产品报废损失中有70%是因静电放电造成的，更可怕的是有些超大规模集成电路在出厂时已被部分伤击伤，但未完全断开，当装在航天器上则可能造成不可挽回的事故静电击穿芯片•静电危害的形式静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性对电子元器件的三种影响如下：1）静电吸附灰尘，降低元器件绝缘电阻（缩短寿命）。2）静电释放（ESD）破坏，造成电子组件不能工作。表1列出了一些常见电子元器件所能承受静电破坏的静电电压，从表中可以看出大部分器件的静电破坏电压都在几百至几千伏，而在干燥的环境中，人类活动所产生的静电可达几千伏到几万伏。图2是一个CMOS器件和一个双极型器件在受到ESD损伤后芯片内部的相貌图片。•3）静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏（电磁干扰）图2.静电释放对芯片内部造成破坏（3）静电引起火灾和爆炸一方面，一些电阻率很高的高分子材料如塑料,橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化,使得静电能积累到很高的程度,另一方面，静电敏感材料的生产和使用,如轻质油品,火药,固态电子器件等,1967年7月29日，美国Forrestal航空母舰上发生严重事故，一架A4飞机上的导弹突然点火，造成了7200万美元的损失，并损伤了134人，调查结果是导弹屏蔽接头不合格，静电引起了点火。1969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸。1993年“华海一号”轮在青岛港发生爆炸事故。•青岛港务监督通过现场勘查、询问船员，得出结论：静电导致起火爆炸。产生静电的原因有以下可能：①二右舱压水管线随泵压增加，受阻条件瞬间消除产生高速水流；②二右舱内加温管系泄露水蒸汽；③船体锈蚀，二右舱内锈块坠落；④现场人员未着防静电工作服。事后，交通部责成该公司认真总结该次事故教训，提出改进措施。静电的好处静电复印1.照明和聚焦成像当一张要复印的图像放在复印机的稿台上时，在机内灯光照射下形成反射光，通过内反射镜和透镜组成的光学系统，聚焦成像。2.静电显影像正好落在光导硒鼓上，光导硒鼓是一个圆鼓形结构的筒，表面覆有硒光导体薄膜。光导体对光很敏感，没有光线时具有高电阻率，一遇光照，电阻率就急剧下降；在充电机的作用下，电阻率就急剧下降。光导体表面，在充电极的作用下，带有均匀的静电荷。当由图像的反射光形成的光像落在光导体表面上时，由于反射光有强有弱(因为原稿的图像有深有浅)，使光导体的电阻率相应发生变化。光导体表面的静电电荷也随光线强弱程度而消失或部分消失，在光导体膜层上形成一个相应的静电图像，也称静电潜像。人们看不到它，好像潜藏在膜层内。3.转印和定影这时，一种与静电潜像上的电荷极性相反的显影墨粉末，在电场力的吸引下，加到光导体表面上去。潜像上吸附的墨粉量，随潜像上电荷的多少而增减。于是，在“硒鼓”的表面显现出有深浅层次的墨粉图像。当复印纸与墨粉图像接触时，在电场力的作用下，吸附着墨粉的图像，好比用图章盖印一样，将墨粉转移到复印纸上，在复印纸上也形成了墨粉图像。再在定影器中经加热，墨粉中所含树脂融化，墨粉被牢固地粘结在纸上，图像和文字就在纸上复印出来了。静电复印机构造静电治疗关于静电对人体皮肤疾病的影响一定存在什么玄机，在这里我们共同剖析它的内在机能。人体是由大化学分子式构成的细胞组合，细胞是由空间物质粒子组成的，物质粒子的运动形成了大千世界的电场力能，带有不同电荷的粒子制造了空间物质的运动机制。人体的电现象是大自然的杰作，到处都呈现出电场和磁场的转换作用。人体病态，呈现的是细胞膜电位的变化，健康的人体，呈现了人体细胞的电位平衡。外加电场的刺激作用，提升了在病态下细胞分子间点电位的平衡，从而使人体处于在健康的状态下运作。这一发现，非同小可，静电本身不是什么好事，但对于人体的皮肤病来说还是有一定医疗作用的。平常，人体所穿的衣服被带电，是一件很糟糕的事情，人们会在水中添加静电消除液，来去除衣服上面的静电反应。但是，如果人体没有不正常的皮肤病，你就将衣物上面的静电去除，以防止静电给人体造成的诸多不便。如果你的皮肤不太好，还是建议你暂时的不要去除衣物上面的静电,或者增添些用毛料和化纤等材料制成的容易产生静电的衣服。3.2.3静电控制措施静电导致火灾爆炸的条件有5个方面。①产生静电电荷；②有足够的电压产生火花放电；③有能引起火花放电的合适间隙；④产生的电火花要有足够的能量；⑤在放电间隙及周围环境中有易燃易爆混合物。3.2.3.1工艺控制法工艺控制法即从工艺上，从材料选择、设备结构和操作管理等方面采取措施，控制静电的产生，使其不能达到危险程度。3.2.3.2泄漏导走法泄漏导走法即在工艺过程中，采用空气增湿、加抗静电添加剂、静电接地和规定静止时间的方法，将带电体上的电荷向大地泄漏消散，以期得到安全生产的保证。3.2.3.3中和电荷法绝缘体上的静电不能用接地方法消除，但可利用极性相反的电荷中和以减少带电体上的静电量，即中和电荷法。3.2.3.4封闭削尖法封闭削尖法是利用静电的屏蔽、尖端放电和电位随电容变化的特性，使带电体不致造成危害的方法。3.2.3.5人体防静电①人体接地措施②工作地面导电化我国的防静电产品也形成了一个完整的体系，仅生产钢地板的厂家已有十多个，年需要量是均几百万平方米，每年防静电产品销售额达到15～17亿元，而且部份产品打入国际市场，增长速度在10%以上全钢防静电地板3.2.4防雷电2009-8-29安徽省安庆太湖县徐桥镇遭遇强雷电袭击，造成6人死亡的惨剧。从现场勘察情况来看，事故发生地看鱼棚处于鱼塘边沿，是一个孤立木板房，鱼塘四周平坦，看鱼棚相对较突出，面积较小，高度约两米，极易遭受雷击。而且当天事故发生前已降雨，水汽条件充沛，在此点上形成了一雷击通道，击中该鱼棚，从而击中棚内避雨的七人。夏季是雷雨天多发的季节，程向阳提醒广大公众，特别是农民朋友在户外进行活动或田间劳作时，要密切关注天气变化，及时收听（看）天气预报，做好雷电预防工作。特别是在田间劳作时，一旦遭遇雷雨天气，应尽量降低人身的高度，切忌找大树避雨，也不宜进入孤立的棚屋、岗亭等低矮建筑物。要尽可能避免使自己置身于一个空旷野外的场景，或者是扛着锄头等一些金属农具，因为这些用具会增加人体的高度，从而增大被雷电击中的概率。感应雷（1）静电感应雷：是由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的。它将产生很高的电位。（2）电磁感应雷：是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下，可能产生放电火花，引起火灾、爆炸或造成触电事故。3.2.4.1雷电危害雷和电是同时产生的吗？它们传播的速度分别是多少？3.2.4.2防雷措施⑴防雷装置⑵防雷措施⑶个人防雷击知识思考题：1、静电是如何产生的？有什么特征？2静电有什么危害？如何预防？小结：通过本课程的学习，了解静电的特征及危害，掌握静电防护的内容