在南京金陵中学物理实验室,物理特级教师徐锐老师带着学生王陈梓展开了一系列实验 现代快报记者 赵杰 摄
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实验一:橡胶棒在毛皮上摩擦后,吸引了几缕红线
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实验二:金属棒和棉花球之间出现了一道电弧
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实验三:高压起电机起电,产生电弧瞬间点燃汽油棉球
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脱毛衣噼噼啪啪还有可怕的蓝色火花,摸一下门把手能被电得跳起来……这是因为产生了静电。冬天,静电很常见,但可怕的是,它能让你身处险境,能杀人!前段时间有报道称,在西安一个加油站,一位顾客在自助加油时,到油箱口查看,不料油箱口忽然蹿出了火苗,点燃了车辆。经过调查,罪魁祸首是顾客身上的静电。
静电真有这么大的能耐?能点燃汽油引发火灾?怎样打败它?近日,在南京金陵中学物理实验室,物理特级教师徐锐老师带着学生王陈梓展开了一系列实验。
现代快报记者 王益 黄艳
实验
实验人:金陵中学物理学霸师生二人组
徐 锐 江苏省物理特级教师、金陵中学物理教研组长
王陈梓 金陵中学高二(13)班学生,获得江苏省物理奥赛一等奖、 中国青少年科技创新大赛二 等奖、“明天小小科学家”奖励活动二等奖
实验一
静电什么样?先复习两个初中的知识
玻璃棒和丝绸摩擦,橡胶棒和毛皮摩擦
实验器材
橡胶棒、毛皮、玻璃棒、丝绸、验电羽
实验步骤
第一步:握住橡胶棒在毛皮上快速反复摩擦,20秒后,从侧面靠近验电羽,可看见几缕红线立刻被橡胶棒吸引。
第二步:用玻璃棒在丝绸上摩擦,重复第一步,结果一致。
实验结果
静电产生后,牵起了红线。
玻璃棒和丝绸摩擦,玻璃棒失去电子带正电;橡胶棒和毛皮摩擦,橡胶棒得电子带负电。“这两个是初中物理的静电实验。”王陈梓对记者说。
这个实验其实是在模拟人体和不同材质的衣服摩擦产生静电的情况,产生电压的大小可以通过静电计靠近衣物测得。东大物理系副教授周智勇介绍,东大退休老教授、应用静电研究所所长吴宗汉,曾经做过相关测量实验,发现尼龙化纤类衣服可以产生上万伏特的电压,毛质或者混纺的衣物会产生5000伏特左右的静电压,亚麻和棉质衣物产生的很小。
实验二
高压放的电啥样?出现蓝紫色电弧
起电机起电,产生电弧但未点燃汽油棉球
实验器材
手摇起电机、浸透汽油的棉花球
实验步骤
第一步:王陈梓先将手摇起电机的两个金属球靠近,距离3厘米左右,随后开始快速摇动手柄,只见起电机的塑料转盘跟着开始快速转动,几乎就在瞬间,金属球之间出现了一道蓝紫色的电火花(电弧)。
第二步:徐锐老师在金属球上各夹了一根导线,分别通向一根尖针和一根金属棒,在尖针上放上浸透了汽油的棉花球,并拉开两个金属球的距离。
第三步:王陈梓继续摇动手柄,而徐锐则拿着金属棒,逐渐靠近棉花球,可以看到,金属棒和棉花球之间也出现了一道蓝紫色的电弧,但是持续2分钟后,棉花球未被点燃。
实验结果
摇出电火花,却点不着汽油棉花球。
塑料盘和金属摩擦过程中产生的电荷,不断储存在蓄电瓶中,当电荷积累到一定量时,两放电球之间产生较高的电压,高压击穿空气,产生了绚丽的电弧,这一过程就是高压放电。
冬天我们穿脱衣服,有时会听到噼里啪啦的声音,如果关了灯,还能看到电火花,这其实就是电弧,实验二就是在模拟衣服摩擦产生静电的情景。实验中,手摇起电机产生的电压有五六千伏特,相当于是毛质、混纺衣服产生的静电压大小。
“虽然尝试点燃失败了,但别小看它,你要是摸一下,能吓一跳。”徐锐说,这个结果同样不能代表静电无法点燃汽油。
实验三
电压上万伏特时,还是离远点
高压起电机起电,产生电弧瞬间点燃汽油棉球
实验器材
高压起电机、浸透汽油的棉花球
实验步骤
第一步:按下高压起电机开关,可以看到起电机的两根放电针之间,出现了一道比之前更粗更亮的电弧,关闭电源。
第二步:在两根放电针上各夹上一根导线,分别通向一根尖针和一根金属棒,随后在尖针上放上浸透汽油的棉花球。
第三步:徐锐打开电源,王陈梓拿着金属棒慢慢靠近棉花球,在两者相距3厘米左右时,棉花球被点燃,蹿起10厘米左右的火苗。
实验结果
高压起电机,瞬间点燃汽油棉花球。
由此可见,当电压达到一定程度时,释放出的电荷可以点燃易燃物品。
实验二中,手摇起电机产生的电压达到了五六千伏特,但没点燃汽油,如果电压继续加大呢?实验三里的高压起电机,释放的电压有上万伏特,尼龙化纤类的衣服产生的静电压差不多就是这个大小,是不是惊呆了?
怎样去静电?
蹭蹭墙、摸摸地
大家是不是被实验三里燃烧的棉花球给吓着了?
先缓缓,徐锐老师一脸平静地放了一个大招:雷电也是静电,是云层和空气、冰晶与霰粒摩擦形成,电压极高,1亿到10亿伏之间,产生的电流也极强,可达3万安培,最高可达30万安培。由于雷电电压之高,电流极大,因此对人类的生命与财产可能会造成较大的危害!怎么办?
还有些日常生活中的静电,也会让你不舒服:衣服和皮肤摩擦,两件衣服相互摩擦,梳子梳头等都会产生静电,当手接触金属物体时,会有火花出现、有触电的感觉,不过这通常只是让你不太舒服而已,并不会产生太大的危害。但如果在易燃易爆的环境,比如在加油站,如果静电没有释放,真的可能引起火灾。
静电大魔王如此可怕,怎么打败它呢?“其实自己多放放电就可以了!”徐锐说,平时我们可以将手在墙上靠一靠,或者摸摸地,就能把人体积累的静电给放掉了。在加油站里,也可以摸摸车身除油箱盖以外的其他地方,十分简单。
加油站里有神器
虽然物理老师说了这么多,但估计有些人心里的担心也没少几分,毕竟开车族进加油站的机会不少,自己摸了地蹭了墙,别人没这么做岂不是仍有危险?别害怕,加油站里有“神器”。
中石化南京石油分公司相关人士也介绍说,虽然静电对于加油站来说是个需首要防范的大问题,但市民也不必过分担心,加油机本身就装有导电设备。在自助加油机上,输入加油量或者金额时触碰到的金属键盘,就能传导、释放掉加油者身上的静电,金属油枪的开关也可以导电,而塑料的集气盖可以把油气吸回到油罐里,防止外泄,杜绝可燃物。市民在加油时,自身也要注意,不要梳头、不要戴着非棉质手套加油、不要穿脱衣服。