靜電（英文：Static Electricity、Electrostatic 或 Electrostatic）是電荷在物質系統中的不平衡分佈產生的現象。用毛皮摩擦琥珀、絲綢摩擦玻璃棒等方法均能使物體帶電。物體帶電後，電荷會保持在物體上，除非被其他物體移走，所以稱之為 靜電。靜電與電流不同，後者是電荷在導體中的定向移動產生的電學現象。帶電物體往往具有吸起輕小物體（比如紙屑）的性質。 起電 使物體帶上電荷叫做 起電。組成物質的原子由帶正電的原子核和帶負電的電子組成。正常情況下，物體中正負電荷電量相等，對外不顯示出電性，即不帶電。在一定的外部作用下（比如摩擦），物體得到或失去一定數量的電子，使物體內部正負電荷電量不相等，物體就會對外呈現電性，即帶電。物體帶電後，可以使用靜電驗電器檢驗電荷的種類和多少。 摩擦起電 用摩擦的方法使非導體（絕緣體）帶電叫做摩擦起電。兩種絕緣體相互摩擦時，電子在物體之間發生轉移，是摩擦起電的實質。兩種物質接觸時，由於兩者的電子逸出功不同，電子會從低逸出功的物質流向高逸出功的物質。這是由於兩物體接觸點電勢相同，高逸出功的物質對應電子能量更低。失去電子的物質逐漸帶上正電，得到電子的物質逐漸帶上負電，最終正負電荷建立的反向電場與使電子流動的效應抵消，電子的轉移停止。 正負電荷的定義是由摩擦起電產生的。用絲綢摩擦過的玻璃棒上所帶的電荷是正電荷近年亦有實驗指出，如果玻璃棒溫度較高，或玻璃棒表面粗糙造成摩擦時區域性溫度較高，玻璃棒上會產生負電荷。，用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷是負電荷。這種命名法由本傑明富蘭克林首先提出，一直沿用到現在。至於摩擦起電過程中電子的流向，仍沒有很好的理論能夠給予合理的解釋。 靜電感應 靜電感應是物體內的電荷因受外界電荷的影響而重新分佈。這個現象由英國科學家約翰坎通和瑞典科學家分別在 1753 年和 1762 年發現。 當帶正電的物體 C 被移近右邊的導體時，導體內部能自由移動的電荷受到 C 產生的電場影響，左側 A 端聚集負電荷，右側 B 端聚集正電荷。此時若將此導體從中間切開，則 A、B 兩部分分別帶上等量的負電荷和正電荷。使 A、B 兩部分重新接觸後，它們所帶電荷全部消失，回覆原先的電中性狀態。 放電 靜電積累之後，由於不同物體電勢不同，電荷透過瞬間電流發生轉移的過程稱為放電。冬季手和金屬之間的火花、閃電等現象都屬於放電。 物體由於積累靜電而攜帶的能量取決於電荷量大小、物體的大小、物體的電容以及周圍介質的相對介電常數。為了估算放電對精密儀器的影響，人體通常由一個電容為 100pF，電壓 4000 到 35000 伏特的電容器代替，以此進行研究。當人們觸控物體時，這些能量在不到 1 毫秒的時間內釋放出來 Carlos Hernando Díaz SungMo Kang Charvaka Duvvury Modeling of electrical overstress in integrated circuits Springer 1995 ISBN 0792395050 page 5 。雖然釋放的能量很小（大約為 0001 焦耳的數量級），但仍能對敏感的儀器造成損害。更大的物體能儲存更多的能量，甚至能對人體造成直接危害，或者產生足以點燃可燃氣體或粉塵的電火花。 閃電 閃電是自然界中最典型的放電現象。普遍認為，閃電發生前積累在雲層中的電荷是由雲層中的冰晶顆粒之間的接觸摩擦產生的。當雲和雲之間或雲層和地面之間的電勢差足夠大時，空氣被擊穿形成電流，即為閃電。放電形成的電流加熱了周圍的空氣，產生亮光和聲音。 可燃性流體 可燃性流體中積聚的靜電一旦發生放電，產生的電火花可能會引起爆炸。 充分混合的粉狀物質或者不易導電的流體在管道中流動時，或受到機械攪拌時，容易因摩擦而積累靜電 Wagner John P Clavijo Fernando Rangel Electrostatic charge generation during impeller mixing of used transformer oil Department of Nuclear Engineering Safety Engineering and Industrial Hygiene Program Texas AM University College Station online 21 August 2000 accessed Jan 2009 。而可燃的粉末充分混合於空氣中時，會變得極其易燃易爆。一旦靜電放電發生，就會引發爆炸。由於這個原因造成了許多工業事故 Storage Tank Explosion and Fire in Glenpool Oklahoma April 7 2003 National Transportation Safety BoardStatic Spark Ignites Flammable Liquid during Portable Tank Filling Operation Chemical Safety Board October 29 2007。 電導率低於 50pSm 的流體被劃為不易導電。在電導率高於 50pSm 的流體中，靜電積累的速率和電荷中和的速率相等，或比它更低，所以靜電難以累積起來。化學工業中，50pSm 是判斷是否需要為裝置新增除靜電裝置的標準。 煤油的電導率從少於 1pSm 到 20pSm 不等。相比之下，去離子水的電導率大約 10000000pSm。Chevron Corporation Aviation Fuels Technical Review 2006 accessed Dec 2008 航天飛行 由於太空環境中溼度非常低，會有大量的靜電積累起來，對航天器上的儀器造成危害。登上月球的宇航員在極度乾燥的地面行走之後接觸航天器時也會發生強烈的放電，會對精密儀器造成影響。 能量 靜電放電時釋放的能量有大有小，覆蓋了相當廣的範圍。將積累了靜電的物體視作電容器，則放電時釋放的能量 E 可以由電容器的電容 C、電壓 U 以及儲存的電荷量 Q 得到： Efrac 12 CU2 Nomograms for capacitive electrostatic discharge risk assessment Ecerochesteredu Retrieved on 20100208 或 Efrac 12 QU 有實驗人員估計，人體的電容大約為 400pF，電壓 50000 伏特（以觸碰汽車時為例），放電時釋放的能量大約 05 焦耳另有估計為 100300pF 和 20000 伏特，大約釋放 006 焦耳能量。Index Wolfsonelectrostaticscom Retrieved on 20110317 國際電工委員會標準 47921987 指出能量大於 5J 的放電會對人體健康造成直接的風險。這一委員會的標準 60065 指出消費級產品不能對人產生能量大於 035J 的放電。 低至 02mJ 的電火花可能存在著火的危險，但這種如此低能量的火花往往低於人的視覺和聽覺感知的最小閾值。 典型的引燃能量： 氫氣 0017 mJ 碳氫化合物蒸汽 022 mJ 較細的可燃性粉塵 150 mJ 較粗的可燃性粉塵 401000 mJ 足以破壞大多數電子裝置的靜電能量通常為 2 到 1000nJ 2109J1106J。 消除和預防 消除靜電的最簡單方法就是使用空氣加溼器，提高空氣的相對溼度可以增強空氣的導電性，有利於物體上的靜電經過空氣被導走。使用離子發生器也能達到相同的效果。 對靜電放電敏感的物體可以使用抗靜電劑，使它們的表面變得容易導電，從而防止靜電積累。 許多半導體裝置對靜電很敏感，這些電路元件通常需要用防靜電包裝（例如由金屬網製成）來進行保護。在對含有敏感元件的電路進行操作時，人們也會穿戴防靜電裝置。 應用 在影印、空氣過濾、印刷、噴漆等領域有利用靜電的特性。 參見 靜電學 電荷 閃電 靜電放電 註釋 參考資料 Category 靜電學