三十多年前，詩人北島寫下心驚膽顫的名句：

　　“當我和那些有形的人

　　握手，一聲慘叫”　　

　　這首伴著一連串慘叫、以短路告終的詩叫《觸電》，我們可以推斷，它一定是寫于北方的冬天——當西伯利亞冷氣團取代了太平洋暖風，干燥的大地就迎來了這個噼里啪啦的季節：梳頭發，噼里啪啦，脫毛衣，噼里啪啦，推門把，還要噼里啪啦……

　　在又一次把自己電得活蹦亂跳，讀完又一篇如何防靜電的科普文之后，你肯定想過：

　　竟然無法逃避，為什么不將靜電收集起來，變廢為寶呢？讓一兩個人用噼里啪啦，撐起一個費電的家，讓全北方摩擦摩擦的人民聯合起來，取代南方發電的三峽？

　　古有中學物理老師告訴我們：別做夢了！

　　今有中科院教授告訴我們：夢就夢唄，又不上稅，興許成真了呢？

　　讓我們溫故知新，聽他們的話。

　　Part.1　

　　我腦子慢，你可別蒙我

　　唱衰靜電的常見理由為：

　　日常靜電，電壓可高達萬伏，但電流很小，連人都電不死，發什么電？！

　　話是這么說，細想卻有疑竇：

　　1、為啥電壓那么高？

　　發電站累死累活燒火用核，才造得出高壓電，我們脫個秋褲電壓就上萬伏了？

　　2、如果電壓那么高，為啥電流那么小？

　　中學物理我們基本忘光了，不過歐姆定律（I=U/R）還記得：人體電阻（R）一定的話，電壓（U）越高，電流（I）不也應該越大嗎？而且，既然電流小，為啥還能閃火花，蟄疼我們？

　　3、如果電壓那么高，為啥電不死人？

　　家用電壓不是 220 伏嗎？成千數萬伏靜電加身，我們閑庭信步，摸個電門就慫了？

　　有請中學老師，幫我們撣撣理綜真題上的灰。

　　Part.2

　　秋褲上的“高壓電”

　　先看日常靜電產生。

　　都說摩擦起電，其實起電的不是摩擦。不同材料表面只要接觸，一方的部分電子就會轉移到另一方上，讓前者帶正電，后者帶負電，所以，嚴格說是接觸起電。當然，摩擦、施壓可讓更多電子轉移。一個電子有一定量的電荷，電荷總量叫電量（以“庫侖”為單位，與日常用電以“度”為單位的“電量”含義不同）。

　　日常摩擦，材料間轉移的電子數有限，所以，日常靜電電量很小，只有幾微庫侖（10-6 級）。但是，電壓卻不小，這又為什么呢？

　　兩個物體表面帶上電荷，離得不遠，中間隔著空氣，形成電壓，這像個什么電氣件？電池？發電機？不，它們像的，是容納電荷用的電容器。

平行板電容器示意圖（圖片來源：slidesplayer.com ）

　　我們知道，電容器中的電壓（U）等于其所帶電量（Q）的絕對值除以其容納電量的能力電容（C），即U=Q/C。

　　換句話說，即使電量很小，但如果電容更小，小得多，電壓就會很高。

　　簡單說，在冬季空氣干燥、摩擦衣物絕緣等日常條件下，人體與周邊環境（如地毯）近似構成的電容器，其電容只有一千到一百皮法（10-9 至 10-10 級），被電量一除，電壓就會高達成千數萬伏了。

　　所以，誰說電量小，電壓就不能很高啦？

　　Part.3

　　電流真的小嗎？

　　再看日常靜電放電。

　　在上述日常條件下，我們有成千數萬伏靜電加身，但身體表面電壓基本相等，并沒形成電流穿過我們，這時根本用不上歐姆定律。

　　現在，我們去摸金屬門把：它可不絕緣，是導體，算零電位，與人體間就有了電勢差，電流形成，放電了，火花一閃——注意：火花出現在我們摸到門把之前，在二者的間隙里。

　　微觀上看，我們與門把離得近了，1 毫米 3000 伏左右的高電壓，電場很強，就能擊穿二者間的空氣，把絕緣的空氣在那一瞬變成導體，形成火花。

　　擊穿空氣的電流峰值并不小。根據 Richman 等人 1986 年與 Pommerenke 等人 1996 年的論文估計，這種電流瞬間最高可達 1 至 3 安左右。

　　什么概念？若是插座的交流電，0.15 安的電流穿過人體 1 秒以上，多半就會導致心室纖顫，人就要死了。

　　然而，還是因為日常靜電的電量太小，雖然電流峰值很高，但在瞬間放電后，在穿過人體前，電流就沒了。

　　Part.4

　　所以，到底為啥電不死人？

　　電死人的究竟是電壓、電流、電量、電阻、電功、電能……？這個話題網上特別常見，各執一詞，眾說紛紜。

　　其實，紛紜的根源在于：電死人是件很復雜的事兒，所有一言蔽之均屬一言堂。這取決于你摸什么（電門？閃電？）、怎么摸（倒立？劈叉？）、在哪兒摸（沙漠？泳池？）、用哪兒摸（指肚？手背？直接用心臟？）……

電流、時間與導致心室纖顫概率的關系圖（國際電工委員會）

　　至于日常靜電為什么電不死人，就很簡單了，還是因為電量太小。

　　電量小，即使電壓高，電流峰值大，但放電時間實在太短（納秒級），摩擦轉移的那點電荷瞬間跑掉，電壓、電流驟降為零。小火花釋放的電能，據估算，每次才約 0.5 焦，或者更少，才 0.06 焦。

　　發電廠累死累活、閃電一驚一乍，它們提供的電量和電能，都比這大太多太多。

　　當然，這點電只能蜇你一下，卻足以引爆可燃氣體，炸個羽絨服事小，在工廠就相當恐怖了。

　　Part.5

　　滿足家庭用電？取代三峽電站？

　　下面做些可笑的計算：

　　假設冬季北方人民每人每天“蟄”20 次，即制造 20 朵可見可聽的靜電小火花（這是不確切的）。

　　再假設其釋放的能量還能百分百收集起來（這是不可能的）。

　　那么，按每朵小火花 0.5 焦算，人均日靜電發電 10 焦，每月發電則為 0.0000833 度。

　　據國家能源局數據計算，2017 年城鄉居民每月人均用電是多少呢？

　　53 度。呵呵。

　　Part.6

　　眾志成城怎么樣？

　　據國家統計局數據估算，2010 年中國北方人口為 5.6 億。那么，全體北方人民日靜電發電56 億焦，每季度平均發電則為14 萬度。

　　據三峽集團數據計算，2017 年三峽電站每季度平均發電是多少呢？

　　244 億度。呵呵。別做夢了！

　　Part.7

　　日常靜電電能這么小，要你何用？

　　請注意，以上玩笑性計算只考慮了人體摩擦形成的可感小火花，然而，日常生活與大自然中的摩擦，還有太多太多。要是更高效地利用，沒準真能取代三峽電站。

　　這話，是中科院納米能源與系統研究所所長王中林教授說的。

　　王老師是造摩擦納米發電機（TENG）的開山掌門。

　　這種號稱“世界上最小”的發電機，善于采集小規模、不規則的機械能，轉化為電能。

　　如果該技術得以長足發展，往大了說，可讓大海摩擦發電。200 公里×200 公里×5 米深的海水，摩擦納米材料，不必驚濤駭浪，也能采集出三峽電站的發電量。

　　往小了說，可做自驅動可穿戴的小型傳感器。用人體脈搏振動，摩擦納米材料可以采集電能，監控血壓、心電、心音等。2017 年，北京兩所醫院已據此展開合作研發。

　　往中間說，前文提到的各種日常靜電，配以納米材料，也許未來都能采集轉化。

　　鋒芒初露，前路修遠，我們不妨拭目以待，翹盼用眨眼兒、打嗝兒、嘚比嘚和噼里啪啦發電的機器早日產業化。

　　出品：科普中國

　　制作：銀河路 16 號團隊

　　監制：中國科學院計算機網絡信息中心

　　（本文中標明來源的圖片已獲得授權）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的举全国之力收集静电，能取代三峡电站吗？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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