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收集静电来发电
http://www.100md.com 2019年11月1日 《知识窗》 2019年第11期
     没有人喜欢静电,尤其是在冬天。当西伯利亚冷气团取代了太平洋暖风,静电开始在干燥的空氣中肆虐。如脱衣服时,蓝光与噼啪作响同在;梳头发时,发丝自动“飘”起来;拉门把手、开水龙头时,更是随时把人“电”得活蹦乱跳。

    那么,人们能不能把讨厌的静电收集起来,让它们在摩擦中联合起来,取代三峡发电?物理老师郑重地说:“别做梦了!”不过,有教授幽默地说:“梦就梦呗,万一成真了呢?”既然不收钱,那我们就跟着教授做一回梦吧。

    学过中学物理的人都知道,日常静电电压虽可高压万伏,但电流很小,发电是绝对不可能的事。话虽如此,仔细想想却让人疑窦丛生:静电的电压为什么那么高,而电流又为什么那么小?按照欧姆定律解释,人体电阻一定的话,电压越高,那么电流不应该越大吗?不仅如此,既然电流小,为什么还能噼噼啪啪蛰得人生疼,却又不危及生命?

    掸掸静电上的灰尘,我们接着看真相。都说摩擦起电,其实起电的不是摩擦。不同材料的表面只要接触,一方的部分电子就会转移到另一方上,让前者带正电,后者带负电。所以,严格地说是接触起电。然而,日常静电电量很小,只有几微库仑,可为什么电压不小?我们知道,电容器中的电压(U)等于其所带电量(Q)的绝对值除以其容纳电量的能力电容(C),即U=Q/C。换而言之,即便电量很小,但如果电容更小,电压就会很高。简单地说,在冬季空气干燥、摩擦衣物绝缘等日常条件下,人体与周边环境近似构成的电容器,其电容只有一百到一千皮法,被电量一除,电压就会高达成千数万伏了,这就是静电电压很高的原因。

    再来看静电放电。在日常条件下,尽管有成千数万伏静电加身,但并没有形成电流穿过人的身体,所以计算电流电压的法宝欧姆定律根本用不上。从道理上来说,当人去摸金属门把手时,已经与人体间有了电势差,形成了电流,于是放电。但因为静电的电量太小了,在瞬间放电后,还没等它穿过人体,电流早已偃旗息鼓,所以静电不会危及生命。

    所有的一切看起来都毋庸置疑,但能不能把它收集起来,取代三峡水电站的发电呢?日常生活中的静电由于放电时间实在太短,摩擦转移的电荷瞬间跑掉,电压、电流骤降为零。据估算,噼啪的小火花释放的电能每次才0.5焦,有时甚至只有0.06焦。假设每人每天被静电“噼啪”20次,按每次0.5焦算,人均日静电发电10焦,每月发电则为0.0000833瓦特,而三峡水电站每月平均发电是61亿瓦特。这样看来,收集静电来取代三峡水电站的发电是一个不可能实现的梦。

    不过,有位俄罗斯科学家制造出了一台能从干燥空气中收集静电的装置,可以把静电转换为直流电或交流电,只是这项发明目前尚在进一步的研究之中。

    梦,是科学发展的未来。或许有一天,静电能发电,真的会取代三峡水电站的发电。只不过,这个梦或许要做得久一点。, http://www.100md.com(刘际璇)