靜電感應(yīng)(有幾種感應(yīng))

靜電，特別是靜電放電的防護，是電磁兼容設(shè)計的重要內(nèi)容。書很多，本文也做了很多論述。那我們?yōu)槭裁催€要再寫一篇文章來討論這個問題呢？因為在實際產(chǎn)品中，我們可以看到一些ESD的設(shè)計規(guī)則被機械地套用，這確實讓人焦慮。電磁兼容設(shè)計是一門實踐性很強的科學(xué)。如果不去思考背后的原理，只是把別人的一些結(jié)論套用到產(chǎn)品設(shè)計上，可能不會有很好的效果，甚至?xí)a(chǎn)生相反的效果。

在歷史上，我們看到過許多英勇的將軍犯了類似的錯誤，如蜀將馬謖丟了街亭，趙將趙括紙上談兵。因此，我們應(yīng)該更加注重理論的實際應(yīng)用。很多EMC的文章往往都是從麥克斯韋方程組寫出來的，各種推導(dǎo)讓人眼花繚亂，眼花繚亂，就算法拉第投胎，估計他也會贊嘆五(直)體(連)拋(蠢)處(圓)。我們今天不討論這個方程組(事實是，我們也不懂)。

今天，我們試著用一種大家都容易理解的方式來討論靜電的產(chǎn)生，靜電放電的現(xiàn)象以及靜電的防護。

靜電的產(chǎn)生

靜電似乎是一種熟悉的現(xiàn)象。在干燥寒冷的冬天，尤其是晚上，當(dāng)我們上床脫掉毛衣時，會有噼噼啪啪的聲音?；蛘哂袝r候我們的手碰到金屬門把手時，會有輕微的咂嘴聲，伴隨著麻木的感覺。為什么會有這些現(xiàn)象？

我們生活中看到的大多數(shù)物質(zhì)都是由分子和原子組成的。原子的中心是帶正電荷的原子核，包括帶正電荷的質(zhì)子和不帶電荷的中子，周圍是帶負(fù)電荷的高速運動的電子。一般質(zhì)子數(shù)等于電子數(shù)，所以整體看起來不帶電。

電子繞著原子核轉(zhuǎn)，有點像行星繞著太陽轉(zhuǎn)。例如，鈉原子看起來像這樣:

中間有11個帶正電荷的質(zhì)子，12個不帶電荷的中子，周圍有11個帶負(fù)電荷的電子，它們排列在三個電子軌道上。最靠近原子核的第一個軌道有兩個電子，第二個軌道有八個電子，最外面的軌道有一個電子。這個單電子能量最高，特別容易擺脫原子核的束縛。當(dāng)然，這是示意圖。實際的電子應(yīng)該不是在平面上旋轉(zhuǎn)，而是在三維球面上旋轉(zhuǎn)。讓我們把鈉原子的電子層排列寫成下面的形式:

鈉(+11) -2-8-1

看到這里不禁讓我們想起了另一個元素。沒錯，就是最外層有七個電子的氯。

Cl (+17) -2-8-7

與Na容易失去一個電子相反，它的最外層容易獲得一個電子，從而實現(xiàn)八個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。如果將加熱的鈉放入氯Cl中，它會劇烈燃燒，然后形成鹽NaCl。

對于一些原子量較高的元素，如銅、銀、金，它們的最外層都有單電子。而且這些電子能量更高，離原子核更遠(yuǎn)，更容易掙脫原子核的束縛，形成在原子間流動的自由電子。

幾個金屬原子的核外電子排列:

銅(+29) -2-8-18-1

銀(+47) -2-8-18-18-1

Au (+79) -2-8-18-32-18-1

摩擦起電:

生命中的物質(zhì)有的是由單一元素組成，有的是由復(fù)雜的多種元素組成，對電子的結(jié)合能力也不同。不同物體摩擦?xí)r，電子會在不同物質(zhì)之間遷移，獲得多余電子的負(fù)電荷，失去電子的正電荷。根據(jù)這個特性，對材料進行排序，越容易留下失去電子的材料，則得到一個靜電序列:

金屬摩擦?xí)r的靜電順序:(+)鋁、鋅、錫、銅、鉛、銻、鉗子、黃銅、汞、鐵、銅、銀、金、鉑、鈀、MnOPb0(-)。

非金屬靜電序列:(+)玻璃、頭發(fā)、尼龍、羊毛、絲綢、人造絲、尼龍、棉花、紙張、聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯、硫磺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯(-)。

空空氣摩擦也是靜電積聚的重要原因。飛機在空飛行后落地時，也會通過輪胎與地面的接觸釋放大量靜電，否則可能會發(fā)生嚴(yán)重事故。

感應(yīng)電氣化:

除了摩擦起電，兩個物體不直接接觸，通過感應(yīng)會積累靜電。

如圖，帶電的物體會在其周圍形成電場。如果將帶正電的物體A移近不帶電的導(dǎo)體B，那么由于不同電荷的吸引和相同電荷的排斥，會在靠近A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，在右端感應(yīng)出正電荷，感應(yīng)出的電荷會在導(dǎo)體B中形成與A電場相反的電場，當(dāng)兩個方向相反的電場大小相等時，形成電平衡，導(dǎo)體B中的電子不再運動。此時，導(dǎo)體B仍未向外部充電。這時，如果去掉A，B上的電子就會回到均勻分布的狀態(tài)。對指揮B來說，就好像什么都沒發(fā)生過一樣。

怎樣才能讓導(dǎo)體B在不接觸的情況下有一些靜電？

兩種方式:

首先，將導(dǎo)體B從其上分開，然后移除導(dǎo)體A..另一種方法是將導(dǎo)線B連接到地面。這時候正電荷就會釋放到地球上。此時導(dǎo)線會斷開，A會被去掉，導(dǎo)體B帶負(fù)電。

接觸電氣化:

如果一個靜電物體與一個不帶電的物體接觸，由于電子的遷移，不帶電的物體將帶相同的電荷。

靜電放電

靜電的積累本身不會造成什么傷害，但是靜電放電的瞬間會造成傷害。就像空里飛的飛機，可能會帶來幾萬伏的高壓，對人體不會有什么傷害。但如果落地后仍不釋放，人走下舷梯踏上地球的那一刻，可能就是致命的。在我們的印象中，靜電通常不會造成很大的傷害，其實不然。如果我們想一想，閃電其實是一種靜電放電現(xiàn)象，我們就明白了。

帶正負(fù)電荷的物體之間會有放電，帶電荷和不帶電荷的物體之間會有放電，帶相同電荷的物體之間只要電位不同也會有放電。電位差越大，遷移的電子越多，放電路徑的電阻越小，放電越劇烈。

在靜電荷周圍只會形成電場，但是發(fā)生放電時，情況就不一樣了。眾所周知，運動的電荷形成電流，電流周圍會產(chǎn)生磁場。變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，磁場反過來產(chǎn)生變化的電場。靜電放電往往發(fā)生在瞬間，電壓和電流的變化非常劇烈，產(chǎn)生的電磁輻射也很強，頻帶很寬。所以靜電放電和電磁干擾是分不開的。

ESD保護

如何防止靜電傷害？不外乎傳統(tǒng)的三殺手法:一、控制干擾源。第二，切斷傳播途徑。第三，提高設(shè)備的抗干擾能力。在下一篇文章中，我們將繼續(xù)討論具體實用的防靜電措施以及在實踐中經(jīng)常犯的一些錯誤。

目前上述的內(nèi)容應(yīng)該能夠為大家解答出大家對于靜電感應(yīng)（電感有幾種）的疑惑了，所以如果大家還想要了解更多的知識內(nèi)容，也可以關(guān)注本站其他文章進行了解哦。

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