別拿靜電不當電!除了電你,還有其他用途

2021-02-24 中國科普博覽

範德格拉夫起電機

範德格拉夫起電機在科技館中經常可以見到，讓人產生刺蝟頭的那個大圓球裝置。

聽這個裝置的名字就知道，範德格拉夫起電機來歷不凡，實際上人家是用來做加速器的。範德格拉夫在1931年左右製造了一臺靜電加速器用於核物理實驗，因為範德格拉夫靜電加速器最大可以產生5MV的電壓，足以用來加速帶電粒子。後來有了更好的加速器，比如回旋加速器，範德格拉夫靜電加速器就用來教學了 [3]。

範德格拉夫起電機的原理其實很簡單，電刷A與幾萬伏的電源相連，因為尖端放電，讓皮帶荷正電，然後通過滾軸的運動讓皮帶攜帶正電荷到電刷B，使得和電刷B相連的球殼帶正電（因為電荷不會在球體內部，而是會集中在外部）。球殼產生的電場就可以用來加速內部離子源產生的離子了。

範德格拉夫起電機原理圖（圖片來源：UNCW）

靜電複印

靜電複印聽名字就知道用上了靜電。

複印機最重要部件是硒鼓（也叫感光鼓），硒鼓的基體是鋁，表面是硒，硒有個光敏特性，在黑暗下是絕緣體，在光照下是導體[4]。

在黑暗中讓硒鼓表面的硒帶負電，而鋁基體感應出正電。用光掃描需要複印的內容，沒有字跡的地方光可以透過，讓硒成為導體，這塊區域的硒和鋁基體的電荷中和，就成了中性的，而有字跡的地方光就無法透過，硒依然帶負電。這樣在硒鼓上就有一個由電荷形成的「影像」，叫潛影。硒鼓帶負電的區域吸附帶正電的碳粉，再將碳粉轉移到帶負電荷的複印紙上。複印紙和碳粉只是靜電吸引，接觸還不牢固，需要烘烤紙張讓碳粉固定在紙張上，這也就是為什麼剛列印出來的紙很燙手。

複印機原理（圖片來源：Wikipedia）

不同的品牌碳粉所帶的電荷不同，相應的，硒鼓所帶的電荷也會不同，並不是所有廠商生產的墨粉都是帶正電的。

雷射印表機也是類似的原理，不同之處是直接用雷射照射硒鼓得到潛影。

雷射印表機原理（圖片來源：UNCW）

靜電除塵

讓細顆粒物先通過帶正電的濾網，荷上正電，再經過帶負電的濾網，因為靜電吸引，細顆粒物就能被帶負電的濾網捕獲了 [3]。從而起到除塵淨化空氣的作用。

靜電除塵原理（圖片來源：UNCW）

靜電上漆

讓油漆和物件帶不同的電荷，因為有電場的存在，油漆顆粒會在電場力的作用下向物件運動，油漆利用效率更高（油漆顆粒受到的電場力是重力的75倍，也就是說油漆顆粒被電場約束了，不容易亂跑），噴塗更均勻 [5]。

同樣條件下，荷電與不荷電的噴漆結果（圖片來源：Youtube）

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