电站系统工程论文封面格式(难道月球上真有不(3)
能不能取代三峡电站?
(日常静电灾害:爆炸的羽绒服和气球猫)
这些日子,在又一次把自己电得活蹦乱跳,读完又一篇如何防静电的科普文之后,你肯定想过:
就不能积极一点,收集静电,变废为宝?让一两个人用啪,撑起一个费电的家,让全北方摩擦摩擦的人合起来,取代南方发电的三峡?
古有中学物理老师告诉我们:别做梦了!
今有教授告诉我们:梦就梦呗,又不上税,兴许成真了呢?
让我们温故知新,听他们的话。
我脑子慢,你可别蒙我
唱衰静电的常见理由为:
日常静电,电压虽可高达万伏,但电流很小,连人都电不死,发什么电?!
话是这么说,细想却有疑窦:
1、为啥电压那么高?
发电站累死累活烧火用核,才造得出高压电,我们脱个秋裤就高了?
2、如果电压那么高,为啥电流那么小?
中学物理我们基本忘光了,不过欧姆定律(I=U/R)还记得:人体电阻(R)一定的话,电压(U)越高,电流(I)不也应该越大吗?而且,既然电流小,为啥还能闪火花,蛰疼我们?
3、如果电压那么高,为啥电不死人?
家用电压不是220伏吗?成千数万伏静电加身,我们闲庭信步,摸个电门就怂了?
有请中学老师,帮我们掸掸理综真题上的灰。
秋裤上的“高压电”
先看日常静电产生。都说摩擦起电,其实起电的不是摩擦。不同材料表面只要接触,一方的部分电子就会转移到另一方上,让前者带正电,后者带负电,所以,严格说是接触起电。当然,摩擦、施压可让更多电子转移。一个电子有一定量的电荷,电荷总量叫电量(以“库仑”为单位,与日常用电以“度”为单位的“电量”含义不同)。
日常摩擦,材料间转移的电子数有限,所以,日常静电电量很小,只有几微库仑(10-6级),但是,电压却不小。这又为什么呢?
两个物体表面带上电荷,离得不远,中间隔着空气,形成电压,这像个什么电气件?电池?发电机?不,它们像的,是容纳电荷用的电容器。
(平行板电容器示意图)
我们知道,电容器中的电压(U)等于其所带电量(Q)的绝对值除以其容纳电量的能力电容(C),即U=Q/C。
换句话说,即使电量很小,但如果电容更小,小得多,电压就会很高。
简单说,在冬季空气干燥、摩擦衣物绝缘等日常条件下,人体与周边环境(如地毯)近似构成的电容器,其电容只有一千到一百皮法(10-9至10-10级),被电量一除,电压就会高达成千数万伏了。所以,谁说电量小,电压就不能很高啦?
电流真的小吗?
再看日常静电放电。在上述日常条件下,我们有成千数万伏静电加身,但身体表面电压基本相等,并没形成电流穿过我们,这时根本用不上欧姆定律。
现在,我们去摸金属门把:它可不绝缘,是导体,算零电位,与人体间就有了电势差,电流形成,放电了,火花一闪——注意:火花出现在我们摸到门把之前,在二者的间隙里。
微观上看,我们与门把离得近了,1毫米3000伏左右的高电压,电场很强,就能击穿二者间的空气,把绝缘的空气在那一瞬变成导体,形成火花。
击穿空气的电流峰值并不小。根据Richman等人1986年与Pommerenke等人1996年的论文估计,这种电流瞬间最高可达1至3安左右。
(持小金属物的手释放的静电电流值,论文认为徒手的电流值会低一个数量级)
什么概念?若是插座的交流电,0.15安的电流穿过人体1秒以上,多半就会导致心室纤颤,人就要死了。
然而,还是因为日常静电的电量太小,虽然电流峰值很高,但在瞬间放电后,在穿过人体前,电流就没了。
所以,到底为啥电不死人?
电死人的究竟是电压、电流、电量、电阻、电功、电能……?这个话题网上特别常见,各执一词,众说纷纭。
其实,纷纭的根源在于:电死人是件很复杂的事儿,所有一言蔽之均属一言堂。这取决于你摸什么(电门?闪电?)、怎么摸(倒立?劈叉?)、在哪儿摸(沙漠?泳池?)、用哪儿摸(指肚?手背?直接用心脏?)……
本文不拟讨论。
(国际电工委员会提供的电流、时间与导致心室纤颤概率的关系图。)
至于日常静电为什么电不死人,就很简单了,还是因为电量太小。
电量小,即使电压高,电流峰值大,但放电时间实在太短(纳秒级),摩擦转移的那点电荷瞬间跑掉,电压、电流骤降为零。小火花释放的电能,据估算,每次才约0.5焦,或者更少,才0.06焦。
文章来源:《电站系统工程》 网址: http://www.dzxtgczz.cn/zonghexinwen/2022/1216/645.html
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