摩擦起电的电压有多大？

知识点：摩擦起电电压

摩擦起电现象，对于任何学过电学的同学来说都十分熟悉,但是,可能只有很少人注意到摩擦起电会产生很高的电压。例如在干燥的天气里,当你用毛皮去摩擦塑料棒的时候,会听到“劈劈啪啪”的声音;再如在天气干燥的夜晚,当你脱毛衣套衫，毛衣与头发相摩擦时,也会听到这种“劈啪”声;如果没有灯光,你可能还会看到细小的火花。要知道,这小火花和“劈啪”声,就是近在身边的“打雷闪电”呀!干燥空气的击穿电场约达3万伏/厘米,所以,上述现象表明摩擦起电确实会达到相当高的电压。

       真有点难以置信,然而这是事实。为了使你更信服,我们用电学中的一些知识来估计一下直径为1cm的小球,在摩擦起电时所能达到的电压。该球的表面积为πd²(~3cm²),而一个原子的直径约为亿分之一厘米,即大约是10^-8cm,因此该小球表面上一个原子所占的面积为(10^-8)²cm²,那么在这个小球表面大约有3/(10^-8)²~3×10¹⁶(个)原子,即3亿亿个原子。如果我们假设在摩擦过程中,小球表面上每一万个原子平均获得1个电子,那么总共将获得3×10²个电子。每个电子的电荷量是1.6× 10^-19C,所以总共获得1.6× 10^-19 ×3×10¹²C~0. 5× 10^-6C~0.5uC负电荷。

      于是现在的问题是:一个直径为1cm的小球,当它的表面均匀分布着0. 5uC电荷量时,求它的电势。根据电学中的公式,该带电球面的电势U=kQ/R, R为球的半径,Q为球面的总电荷量,k是比例常数。由实验确定k=9X10⁹v.m/C.于是小球的电势为U=KQ/R=9×10⁹ V .m/CX0.5 × 10^-6C/0.5×10^-2m=9× 10⁵V,即90万伏!这是相当高的电压。

       应当指出,摩擦起电所产生的电压虽然很高,但由于电荷量极少,所以一般不会引起较大的持续电流。

相关推荐链接：

1、静压振动沉管灌注桩设计说明与详图

2、500kV电抗器振动和过热降低