轻松掌握静电防爆之《基本概念》

最近应急部发布了《工贸企业粉尘防爆安全规定》引起了周围从事安全朋友的热议，在这里和大家分享一下粉尘爆炸点火源之一—静电的相关知识和防控措施。篇幅较长，我将从基本概念，静电产生机理，放电类型，静电放电能量，工业操作过程中的放电形式，测量方法，防控措施等多个章节连载。

第一课、基本概念

1. 电荷，质子，电子，离子

通常我们所说的静电，可以理解是处于静止状态的电荷，一旦自由电荷定向流动起来就形成了电流。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，电荷可以分为正电荷和负电荷两种。同种电荷相互排斥，不同种电荷相互吸引。

我们都知道物质是由原子组成的，通常情况下原子由原子核和绕核运动的带负电的电子组成，而原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。当质子数与电子数相同时，这个原子就是电中性的；否则，就是带有正电荷或者负电荷的离子，当电子数少于质子数时就成为阳离子，例如带正电的钠离子Na+，反之则成为阴离子带负电的氯离子Cl-。

造成不平衡电子分布是因为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)。

2.材质对电荷的影响

在生活中你会发现这样的现象，材料的绝缘性越好，越容易产生静电。那是因为当电荷可以自由地通过导电介质时，那么电子和其正电原子核之间的吸引力大于电子所受外力，电荷不容易转移，那么静电就不容易产生。然而对于绝缘介质，电荷运动就受到抑制，情况发生了相反的变化。由此可见，电阻、电阻率、电导和导电性等概念对理解静电是很重要的。电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。在温度一定的情况下，材料的电阻为：

其中的ρ就是电阻率，λ是电导率，L为材料的长度，S为横截面积。

电阻率参考表：

体积电阻率ρ

Ω*m表面积电阻率λ

Ω/m2导体p < 10^2λ< 10^5静电耗散型物体10^2 =< p < 10^9105 =< λ < 10^12绝缘体p > =10^9λ> =10^12

对于固体，电阻率1×10^7Ω·m以下者，由于耗散较强而不容易积累静电；电阻率1×10^9Ω·m以上者，容易积累静电。对于液体，电阻率1×10^8Ω·m以下的液体，由于耗散较强而不容易积累静电；电阻率1×10^10Ω·m左右的液体最容易产生静电；电阻率1×10^13Ω·m以上的液体由于其分子极性很弱反而不容易产生静电。

容易得失电子，而且电阻率很高的材料才容易产生和积累静电。生产中常见的乙烯、丙烷、丁烷、原油、汽油、轻油、苯、甲苯、二甲苯、硫酸、橡胶、赛璐珞、塑料等都比较容易产生和积累静电。杂质对静电有很大的影响。静电在很大程度上取决于所含杂质的成分。一般情况下，杂质有增强静电的趋势。

3.静电场

静电荷会在其周围空间激发产生静电场。电场是一个矢量场，其方向为正电荷的受力方向。电场的特性是对电荷有电场力的作用，正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷受力方向与电场方向相反，电场的力的性质用电场强度来描述。

4. 电介质(绝缘体)的电击穿与静电放电

当绝缘介质中存在电场时，介质分子中的电子就会受到电场的作用。当场强增加时，到达某一临界点，其电子被逐出轨道，介质的绝缘特性发生了破坏，而使固体介质丧失绝缘性能，会在电介质中产生贯穿的导电通道，导致电击穿。比如，空气的介电强度为3 × 106 V/m;也就是说，当场强达到这个临界值时，空气分子就会电离击穿。说了这么多那么静电放电就比较容易理解了：其就是两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移．静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。