基本介紹
- 中文名：接觸起電
- 外文名：中國石化出版社
- 學科：物理學
- 別稱：接觸-分離起電
- 屬於：靜電起電方式
- 影響：溫度，摩擦
簡介,接觸起電機理,影響固體接觸起電的因素,摩擦的影響,周圍環境的影響,
簡介
接觸起電（contact electrification）是指兩個物體相互接觸、不發生摩擦，當兩個物體重新分開後所產生的靜電起電現象。兩種物體表面相互接觸時，存在著接觸電位差，在界面層會發生電荷轉移。當電荷轉移形成的反向電位差與接觸電位差大小相等時，電荷轉移達到動態平衡。
兩個物體重新分開後，每一物體都帶有與接觸前相比過量的正電荷或負電荷。兩種材料接觸時，它們的接觸電位差應與它們的功函式之差成正比。接觸起電的結果應該是功函式高的材料帶負電，功函式低的材料帶正電。高聚物的靜電現象主要是由接觸起電和摩擦起電引起的。
接觸起電機理
所謂接觸起電，就是把帶電體和不帶電體相接觸，使不帶電體產生帶電的現象。所謂帶電體，就是表面有電子定向流動的物體。在明確了電流的產生原理之後，對接觸起電的機理就容易理解了。當帶電體和不帶電體相接觸時，帶電體就要將它表面上的電子流傳遞給不帶電體表面上的中子，從而推動不帶電體表面上的中子定向旋轉產生電流和向外發射出電子射線而產生帶電現象。
根據受力分析，帶電體和不帶電體相接觸時，帶電體外表面上的中子質點是左旋轉動，它產生的電流也要推動不帶電體外表面上的中子產生左旋轉動；帶電體外表面上的中子質點是右旋轉動，它產生的電流同樣要推動不帶電體外表面上的中子也產生右旋轉動。這就是通過接觸起電時，不帶電體總是和帶電體帶所謂同種電荷的原因。
根據電力產生原理，帶電體的電流強度越大，它與不帶電體相接觸時，它傳遞給不帶電體的電流量就越大，不帶電體表現出的帶電量也就越大，這是符合觀測實際的。物體帶電量的大小，包含兩個方面的內容。一個是指物體向外發出的電子射線和物體表面流動的電子流速度的快慢及能量的大小；另一個是指物體向外發射出的電子射線和物體表面上電子流密集度的大小。物體向外發射出的電子射線和物體表面上的電子流的速度越快，能量越大，物體的帶電量就越大；物體向外發射出的電子射線和物體表面上的電子流的速度越慢，能量越小，物體的帶電量就越小；物體向外發射出的電子射線和物體表面上的電子流單位面積上的密集度越大，物體的帶電量也越大；物體向外發射出的電子射線和物體表面上的電子流單位面積上的密集度越小，物體的帶電量就越小。
影響固體接觸起電的因素
摩擦的影響
摩擦實際上就是沿兩固體接觸面上不同接觸點之間連續不斷地接觸一分離過程，由於接觸電位差只發生在相互緊密接觸的固體間，而看來很平的物體表面實際上卻是凹凸不平的，它們即使靠得很近，但實際上在凹處並未達到緊密接觸，所以單純的接觸起電其效應比較弱。但若使兩個靠近的表面發生摩擦，則可使2.5 nm以下的接觸點(或接觸面積)大大增多。而且摩擦正好相當於一系列的接觸一分離過程，所以摩擦可使起電效果變得非常明顯。由此可以看出，摩擦起電的主要機理仍是接觸起電。
但因摩擦時有機械力作用於物體而使物體發生形變，所以會包含有壓電效應起電；又因為摩擦還可能會引起界面凸起部分斷裂，所以還包含有斷裂起電。摩擦還會產生熱量，引起溫度的變化，所以還可能包含有熱電效應起電的因素在內。總之摩擦起電一般不是一種單一機理的起電方式，而包含有多種起電機理，但毫無疑問接觸起電在其中起著主要作用。
周圍環境的影響
1、濕度的影響
濕度是環境條件的重要參數。一般來說，當空氣相對濕度提高時，固體材料通過吸濕使其含水量增加，還可能在其表面形成一層極薄的水膜。由於水是良導體，導致固體的表面電阻率和體積電阻率下降，使靜電荷容易分散和泄漏，減小了固體的帶電量。
2、溫度的影響
當測試溫度變化時也會引起固體電阻率的變化，從而引起固體泄漏靜電程度的變化，進而使固體帶電量受到影響。但溫度對固體帶電量的影響遠小於濕度的影響。
對於高分子固體介質，當其相對介電常數小於3.0（稱弱極性材料）時，溫度對起電量的影響很小，可以忽略。而對於相對介電常數大於3.0的聚合物（稱強極性材料），隨著環境溫度的上升一般起電量減小，有時也會引起帶電極性的反轉。
