劉際璇
沒有人喜歡靜電,尤其是在冬天。當(dāng)西伯利亞冷氣團(tuán)取代了太平洋暖風(fēng),靜電開始在干燥的空氣中肆虐。如脫衣服時(shí),藍(lán)光與噼啪作響同在;梳頭發(fā)時(shí),發(fā)絲自動(dòng)“飄”起來;拉門把手、開水龍頭時(shí),更是隨時(shí)把人“電”得活蹦亂跳。
那么,人們能不能把討厭的靜電收集起來,讓它們?cè)谀Σ林新?lián)合起來,取代三峽發(fā)電?物理老師鄭重地說:“別做夢(mèng)了!”不過,有教授幽默地說:“夢(mèng)就夢(mèng)唄,萬一成真了呢?”既然不收錢,那我們就跟著教授做一回夢(mèng)吧。
學(xué)過中學(xué)物理的人都知道,日常靜電電壓雖可高壓萬伏,但電流很小,發(fā)電是絕對(duì)不可能的事。話雖如此,仔細(xì)想想?yún)s讓人疑竇叢生:靜電的電壓為什么那么高,而電流又為什么那么?。堪凑諝W姆定律解釋,人體電阻一定的話,電壓越高,那么電流不應(yīng)該越大嗎?不僅如此,既然電流小,為什么還能噼噼啪啪蟄得人生疼,卻又不危及生命?
撣撣靜電上的灰塵,我們接著看真相。都說摩擦起電,其實(shí)起電的不是摩擦。不同材料的表面只要接觸,一方的部分電子就會(huì)轉(zhuǎn)移到另一方上,讓前者帶正電,后者帶負(fù)電。所以,嚴(yán)格地說是接觸起電。然而,日常靜電電量很小,只有幾微庫侖,可為什么電壓不小?我們知道,電容器中的電壓(U)等于其所帶電量(Q)的絕對(duì)值除以其容納電量的能力電容(C),即U=Q/C。換而言之,即便電量很小,但如果電容更小,電壓就會(huì)很高。簡單地說,在冬季空氣干燥、摩擦衣物絕緣等日常條件下,人體與周邊環(huán)境近似構(gòu)成的電容器,其電容只有一百到一千皮法,被電量一除,電壓就會(huì)高達(dá)成千數(shù)萬伏了,這就是靜電電壓很高的原因。
再來看靜電放電。在日常條件下,盡管有成千數(shù)萬伏靜電加身,但并沒有形成電流穿過人的身體,所以計(jì)算電流電壓的法寶歐姆定律根本用不上。從道理上來說,當(dāng)人去摸金屬門把手時(shí),已經(jīng)與人體間有了電勢(shì)差,形成了電流,于是放電。但因?yàn)殪o電的電量太小了,在瞬間放電后,還沒等它穿過人體,電流早已偃旗息鼓,所以靜電不會(huì)危及生命。
所有的一切看起來都毋庸置疑,但能不能把它收集起來,取代三峽水電站的發(fā)電呢?日常生活中的靜電由于放電時(shí)間實(shí)在太短,摩擦轉(zhuǎn)移的電荷瞬間跑掉,電壓、電流驟降為零。據(jù)估算,噼啪的小火花釋放的電能每次才0.5焦,有時(shí)甚至只有0.06焦。假設(shè)每人每天被靜電“噼啪”20次,按每次0.5焦算,人均日靜電發(fā)電10焦,每月發(fā)電則為0.0000833瓦特,而三峽水電站每月平均發(fā)電是61億瓦特。這樣看來,收集靜電來取代三峽水電站的發(fā)電是一個(gè)不可能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)。
不過,有位俄羅斯科學(xué)家制造出了一臺(tái)能從干燥空氣中收集靜電的裝置,可以把靜電轉(zhuǎn)換為直流電或交流電,只是這項(xiàng)發(fā)明目前尚在進(jìn)一步的研究之中。
夢(mèng),是科學(xué)發(fā)展的未來?;蛟S有一天,靜電能發(fā)電,真的會(huì)取代三峽水電站的發(fā)電。只不過,這個(gè)夢(mèng)或許要做得久一點(diǎn)。