靜電場的應(yīng)用

1、明德鼓舞人心的博學(xué)電子技術(shù)綜合課程設(shè)計課程：電磁場和電磁波題目：靜電場的應(yīng)用學(xué)院(系):電信工程班：通信081名字：學(xué)生編號：名字：學(xué)生編號：靜電場的應(yīng)用靜電場是由靜電荷(相對于觀察者的靜電荷)激發(fā)的電場。根據(jù)靜電場的高斯定理，靜電場的電場線從正電荷或無窮大開始，靜電場在負(fù)電荷或無窮大結(jié)束，因此靜電場是一個活動場。根據(jù)安培環(huán)路定理，它是非旋轉(zhuǎn)場。根據(jù)循環(huán)定理，靜電場的循環(huán)總是等于零，這表明當(dāng)電荷沿靜電場的任意閉合路徑運(yùn)動時，電場力所做的功為零，因此靜電場是一個保守場。靜電場在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有許多應(yīng)用。靜電應(yīng)用的英文名稱是靜電應(yīng)用，它是指利用靜電感應(yīng)、高壓靜電場的氣體放電等效應(yīng)和原理來實

2、現(xiàn)各種加工技術(shù)和加工設(shè)備。在工業(yè)上，它廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械、輕工、紡織、航天和高科技領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用高壓靜電場處理植物種子或植物可以提高產(chǎn)量和抗性。在生活中，靜電場被用于治療，空氣除塵和廚房抽油煙機(jī)?？梢哉f，靜電場的應(yīng)用與我們息息相關(guān)。1.靜電紡紗靜電紡絲是屬于自由端紡絲范疇的一種新型紡絲技術(shù)。美國在1949年首次進(jìn)行了研究，現(xiàn)在世界仍處于理論討論和實驗階段，尚未達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模。中國從1958年開始研究，現(xiàn)在已經(jīng)建立了一個試驗工廠，可以穩(wěn)定地生產(chǎn)幾十個品種。靜電紡絲由纖維開松、輸送、靜電場凝聚、自由端充電和線軸纏繞組成。靜電紡紗機(jī)根據(jù)纖維的不同開松方法分為兩類。一種是采用羅拉牽伸作

3、為開松機(jī)構(gòu)，纖維輸送和凝固采用靜電場；另一種利用刺輥作為開松機(jī)構(gòu)，利用氣流輸送纖維，而纖維凝固則利用靜電場。纖維上靜電場的力f等于纖維上的電荷q和電場強(qiáng)度e的乘積，即f=q；這個方向是正電荷在這個點(diǎn)上的力的方向。電暈放電、接觸充電、摩擦充電和電離，前三種來源使纖維攜帶一種性質(zhì)的電荷，這種電荷分布在纖維表面或內(nèi)部；后一種來源使纖維兩端帶有相同數(shù)量的相反電荷。纖維在電場中的充電性能主要取決于纖維的喂入方式和靜電場的形式。在以羅拉牽伸為開纖機(jī)構(gòu)的靜電紡絲裝置中，帶電纖維的主要來源是接觸充電和電暈放電；在以刺輥梳理為開松機(jī)構(gòu)的靜電紡絲裝置中，帶電纖維的主要來源是電離和極化。與環(huán)錠紗相比，靜電紗的纖維直

4、線度差，分層結(jié)構(gòu)，層次不同，成紗模量高，彈性差，手感硬。但靜電紗條干更均勻，毛羽和棉結(jié)更少，織物具有更好的耐磨性和顏色吸收性。粗結(jié)紗缺陷是靜電紗的一個主要缺點(diǎn)，它是由電場套管中纖維的粘附以及輸棉管和刺輥套管中纖維的鉤住造成的。靜電紗適用于編織深色嗶嘰、被布、家具布等產(chǎn)品；也可用于編織提花臺布和窗簾布，具有網(wǎng)眼清晰、刮手感強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。靜電紡絲還可以紡制各種混紡紗、竹節(jié)紗和包芯紗，織出風(fēng)格獨(dú)特的織物。第二，靜電噴涂靜電噴涂是利用靜電吸附將聚合物涂層顆粒涂覆在接地的金屬物體上，然后將其送入烘箱中形成厚度均勻的涂層。電暈放電電極給直徑為5 30微米的涂層顆粒充電。在氣動和靜電力的作用下，涂層顆粒飛向被涂

5、層物體，顆粒所帶電荷與被涂層物體上感應(yīng)電荷之間的吸附力使涂層牢固地附著在被涂層物體上。一般來說，2 3秒后，涂層的厚度可以達(dá)到40 50微米。工作時，噴槍、噴涂板和噴涂杯被靜電噴涂，涂層顆粒連接到負(fù)極，工件連接到正極并接地。在高壓電源的高壓作用下，噴槍(或噴板和噴杯)的端部與工件之間形成靜電場。施加到涂層顆粒上的電場力與靜電場電壓和涂層顆粒的電荷量成正比，但與噴槍和工件之間的距離成反比。當(dāng)電壓足夠高時，在噴槍端附近形成空氣電離區(qū)，空氣被劇烈電離和加熱，從而在噴槍端或極針的銳邊周圍形成暗紅色的暈圈，在黑暗中可以清楚地看到。這時，空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的電暈放電。涂層被噴嘴霧化后噴射出來。霧化的涂層顆粒在穿

6、過槍口的極針或噴射板和噴射杯的邊緣時通過接觸帶電。當(dāng)通過電暈放電產(chǎn)生的氣體電離區(qū)時，表面電荷密度將再次增加。在靜電場的作用下，這些帶負(fù)電的涂層顆粒以導(dǎo)電的極性向工件表面移動，并沉積在工件表面形成均勻的涂層膜。第三，靜電植絨絨毛通過靜電場的力被極化并沿著電場的方向排列，并被吸收在涂有粘合劑的基底上，從而成為絨毛產(chǎn)品。該裝置由兩個平行的平板電極組成。其中下電極接地，并且基底材料和短纖維放置在其上；高壓直流電被施加到上電極板，并且在兩個電極之間形成強(qiáng)電場。目前，主要產(chǎn)品類型有地毯、靠墊、人造毛皮、印花絨布等：纖維產(chǎn)品；裝飾布、保護(hù)用吸音布、表面有彈性的產(chǎn)品等塑料制品；金屬制品包括裝飾材料、防護(hù)材料和

7、保溫材料；其他的包括木制的貝殼和裝飾用的紙殼。植絨行業(yè)的領(lǐng)域很廣，可以在手工業(yè)、包裝工業(yè)、汽車工業(yè)、防火門、保險柜、燈具、廚具、塑料、再生塑料工藝品、玩具植絨等方面看到。四、靜電除塵和分選靜電除塵是利用靜電場，使懸浮在氣體中的塵粒帶電并被吸附，并將塵粒從煙氣中分離出來并去除。這是靜電應(yīng)用的主要方面，可用于各種工廠的煙氣除塵。靜電除塵裝置是將桿狀或絲狀高壓放電電極的兩端絕緣懸掛在接地的扁平集塵電極之間或接地的圓柱集塵電極的軸線上。負(fù)高壓被施加到高壓放電電極。當(dāng)電暈起始電壓高于此值時，高壓電極表面會出現(xiàn)紫色斑點(diǎn)，同時發(fā)出嘶嘶聲。當(dāng)含有灰塵或煙霧的氣體被引入時，灰塵和煙霧等微粒被負(fù)離子直接充電。拍打

8、吸塵器時，積聚的灰塵會脫落并被清除。與離心力分離、清洗、過濾等常用除塵方法相比，靜電除塵具有更高的除塵效率，一般可達(dá)95%以上，高除塵效率可達(dá)99%以上。它可以捕捉超過0.01微米的顆粒，并具有廣泛的除塵尺寸?；覊m可以是干的，也可以是濕的。該裝置的壓力損失小，一般為10 20毫米水柱，維護(hù)方便，成本低，能處理腐蝕性氣體或粉塵，并能進(jìn)行高溫排氣處理，一般可達(dá)350，并經(jīng)過特殊設(shè)計靜電除塵根據(jù)顆粒的處理方式可分為干式、濕式和霧式。根據(jù)氣流方向，可分為立式和臥式。根據(jù)集塵電極的形狀，可分為圓筒型和平板型。一般采用負(fù)電暈放電，其閃絡(luò)電壓較高，可以提高外加電壓，提高除塵效率。除塵效率與許多因素有關(guān)，如電

9、極形狀和尺寸、粉塵性質(zhì)、施加的電壓和電流、氣體速度和流速、再飛行等。電除塵中處理大于51010歐姆厘米的高電阻率粉塵比較困難，因為容易產(chǎn)生反電離和返飛現(xiàn)象。一般來說，可以通過添加添加劑、三電極系統(tǒng)、脈沖電源和寬電極間距來改善。有人把大約25千伏的脈沖電壓疊加在DC電壓上，得到了很好的結(jié)果。靜電分離是利用強(qiáng)電場對帶電或極化物體的靜電力，有選擇地分離各種固體物質(zhì)。V.靜電復(fù)印光電導(dǎo)敏感材料用于在曝光期間根據(jù)圖像產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移，從而保留靜電潛像，并且在一定的干顯影、圖像轉(zhuǎn)移和定影之后獲得拷貝。使用的材料是非銀感光材料。靜電復(fù)印有兩種：直接法和間接法。前者直接在涂有氧化鋅的感光紙上復(fù)制原始圖像，也稱為銅

10、版紙復(fù)印機(jī)；后者在感光器上把原始圖像變成靜電潛像，然后轉(zhuǎn)移到普通紙上，所以也叫普通紙復(fù)印機(jī)。根據(jù)顯影劑是干粉還是液體，可以分為干型和濕型。目前，干式間接靜電復(fù)印機(jī)主要在世界各國生產(chǎn)。常用的影印材料包括無機(jī)光電導(dǎo)材料，如氧化鋅、硒和硫化鎘，以及有機(jī)光電導(dǎo)材料，如聚乙烯咔唑(PVK)和三硝基芴酮(腫瘤壞死因子)。靜電復(fù)印工藝是：首先，敏感層均勻帶電。然后用手稿進(jìn)行反射曝光；靜電潛像是由于在照明位置的光電導(dǎo)層的電荷密度不同而形成的，并且被用于干顯影處理(顯影)的熱塑性調(diào)色劑覆蓋；用白紙覆蓋感光層，重新充電，將圖像轉(zhuǎn)印到紙上(轉(zhuǎn)印)；通過瞬時加熱(定影)將墨粉定影在紙上以獲得副本。與以往的濕式顯影復(fù)印

11、技術(shù)相比，靜電復(fù)印系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：簡單、快速、清晰，對操作人員無污染。靜電復(fù)印技術(shù)近年來有了很大發(fā)展?，F(xiàn)代靜電復(fù)印機(jī)復(fù)印速度快，可以放大和縮小打印，也可以復(fù)印彩色原件。它滿足了現(xiàn)代社會對信息記錄和信息顯示的需求。20世紀(jì)70年代，由微處理器控制的復(fù)印機(jī)問世，使復(fù)印機(jī)能夠執(zhí)行復(fù)雜的程序并具有多種功能。例如，自診斷顯示系統(tǒng)可以使用戶或維護(hù)人員快速排除故障，提高工作質(zhì)量和效率。靜電復(fù)印與現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和激光技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。作為短距離或長距離傳輸過程中讀取和記錄信息的終端，它是辦公自動化中的一個環(huán)節(jié)。靜電制版是利用靜電復(fù)印的原理，使具有光電導(dǎo)性的紙版成為靜電照相

12、版。與傳統(tǒng)照相制版相比，靜電制版具有速度快、工序少、成本低、操作簡單、節(jié)省銀的優(yōu)點(diǎn)。光電導(dǎo)紙板是關(guān)鍵。一般采用低成本、易制造、低毒性的氧化鋅紙板。它是由分散在絕緣樹脂中的氧化鋅微粉和其他物質(zhì)涂覆在紙基上制成的。第六，物理植物保護(hù)技術(shù)靜電場是植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因素之一。接地的金屬網(wǎng)被用來覆蓋生長中的植物并屏蔽自然靜電場。結(jié)果，植物的光合作用被延遲，新陳代謝被顯著降低，生長被減緩，并且植物種子的靜電場處理是通過電暈線和金屬板形成正負(fù)電極來實現(xiàn)的。在板之間的空間中形成具有一定強(qiáng)度的電場，并產(chǎn)生離子霧。植物種子平放在金屬極板上，經(jīng)過一定時間的“照射”，它們可以起到極化的作用，提高種子的活力。植物的生長發(fā)育是自然靜電場、磁場、重力場、陽光、空氣、水分和許多其他環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。處理植物的靜電場一般是在地面上架設(shè)金屬導(dǎo)線的電暈線，電暈線的高度一般在0.5-2.0m之間，視種植襪的高度而定，但要注意與種植襪的頂部保持一定的距離，以免灼傷植物的頂部枝葉。電暈線由直流高壓發(fā)生器提供10-40千伏的電壓，從而在電暈線和地之間形成外部靜電場。當(dāng)每天供電數(shù)小時時，植物在不斷變化的靜