ไฟฟ้าสถิต

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
สนามไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการกระจายตัวของประจุ (+) ส่วนเกิน

ไฟฟ้าสถิต (อังกฤษ: Static electricity หรือ Electrostatics) เป็นปรากฏการณ์ที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากัน และไม่เคลื่อนที่ (จึงเรียกว่า สถิต) จนกระทั้งมีการถ่ายเทประจุ หรือเกิดการไหลของอิเล็คตรอน กลายเป็นไฟฟ้ากระแส ปกติจะแสดงในรูปการดึงดูดหรือการผลักกัน แต่ไม่เกิดประกายไฟ

การเกิดไฟฟ้าสถิต[แก้]

เด็กในเมืองหนาวจะมีประสพการณ์กับไฟฟ้าสถิตบ่อยแม้ในขณะที่เล่นอยู่ในสนามเด็กเล่น เมื่อเสื้อผ้าของเด็กคนนี้ไปสัมผัสกับเครื่องเล่น ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าไม่สมดุลย์หรือไฟฟ้าสถิตที่เครื่องเล่น ดูดผมของเธอให้กระจายออก

การที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากันทำให้เกิดแรงดึงดูดเมื่อวัตถุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุต่างชนิดกัน หรือเกิดแรงผลักกันเมื่อวัสดุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุชนิดเดียวกัน เราสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตโดยการนำผิวสัมผัสของวัสดุ 2 ชิ้นมาขัดสีกัน พลังงานที่เกิดจากการขัดสีกันทำให้ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุจะเกิดการแลกเปลี่ยนกัน โดยจะเกิดกับวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ฉนวน ตัวอย่างเช่น ยาง, พลาสติก และแก้ว สำหรับวัสดุประเภทที่นำไฟฟ้านั้นโอกาสเกิดปรากฏการณ์ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุไม่เท่ากันนั้นยากแต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ เช่น กรณีที่ผิวโลหะถูกกระแทกด้วยของแข็งหรือของเหลวที่ไม่เป็นตัวนำ ประจุที่เกิดการเคลื่อนย้ายระหว่างการสัมผัสจะถูกเก็บบนผิวของวัสดุทั้ง 2 ชิ้น ผู้ค้นพบคือธาลีส นักปราชญ์ชาวกรีก

ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์หนึ่งของไฟฟ้าสถิต ประจุบวกหรือประจุลบจะเกิดขึ้นบนก้อนเมฆ และถ้าเมฆนั้นอยู่ใกล้พื้นดิน ประจุนั้นจะถ่ายเทมาที่พื้นดินเสมอ ทุกอาคารสูงจึงต้องมีสายล่อฟ้า เพื่อระบายประจุส่วนเกินลงพื้นดินทำให้ความเสียหายจากฟ้าผ่าน้อยลง ฟ้าผ่าทำให้คนและสัตว์ที่อยู่กลางแจ้งระหว่างฝนฟ้าคะนองเสียชีวิตทุกปี

ไฟฟ้าสถิตเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่คุ้นเคยสำหรับประเทศที่มีอากาศหนาว ในฤดูหนาวสำหรับประเทศเหล่านี้ความชื้นในอากาศจะต่ำมาก การเกิดไฟฟ้าสถิตบนผิวหนังจะเกิดขึ้นง่ายมาก ดังนั้นเมื่อเกิดการสัมผัสกับวัสดุประเภทตัวนำจะทำให้เกิดการถ่ายเทประจุไปยังตัวนำอย่างรวดเร็วทำให้เกิดอาการสะดุ้งได้ และนอกจากนั้นยังสามารถทำความเสียหายให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ผู้ค้นพบคือ เบนจามิน แฟรงคลิน ชาวอเมริกัน

ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดของการเกิดไฟฟ้าสถิตก็คือ ตอนที่เกิดฝนฟ้าคะนอง ไฟฟ้าสถิตจะเกิดเนื่องจากฝุ่นละอองขนาดเล็กที่ลมตอนบนพัดขึ้นไป เกิดการเสียดสีกันขึ้น เกิดไฟฟ้าสถิตขึ้นบนก้อนเมฆ มีการถ่ายเทประจุจากเมฆก้อนหนึ่ง มายังเมฆอีกก้อนหนึ่ง เราจะเห็นเป็นฟ้าแลบ แต่ถ้าเมฆก้อนนั้นสะสมประจุไว้มากและอยู่ใกล้พื้นดิน จะมีการถ่ายประจุลงมาที่พื้นดิน เราเรียกว่าฟ้าผ่า

สาเหตุที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิต[แก้]

ปกติแล้ว วัสดุทำจากอะตอมจะเป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะพวกมันมีประจุบวก (โปรตอนในนิวเคลียส) และประจุลบ (อิเล็กตรอน วงรอบนิวเคลียส) เท่ากัน ปรากฏการณ์ของไฟฟ้าสถิตจะเกิดขึ้นได้เมื่อแยกประจุบวกและลบออกจากกัน เมื่อวัตถุสองชนิดสัมผัสกัน อิเล็กตรอนอาจย้ายจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ทำให้วัตถุหนึ่งมีประจุลบเกิน และอีกวัตถุหนึ่งมีประจุบวกเกิน (เพราะประจุลบหายไป) เกิดการไม่สมดุลย์ของประจุขึ้นในวัตถุทั้งสองนั้น เมื่อแยกวัตถุทั้งสองออกจากกัน วัตถุที่มีประจุลบเกิน ก็ถือว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุลบ วัตถุที่ประจุบวกเกิน ก็เรียกว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุบวก

การกำจัดและป้องกันไฟฟ้าสถิต[แก้]

การปลดปล่อยหรือการป้องกันการสะสมของประจุ อาจทำได้ง่ายๆแค่เปิดหน้าต่างหรือใช้ตัวเพิ่มความชื้นของอากาศทำให้อากาศเป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามากขึ้น เครื่อง ionizers ก็สามารถจัดการได้

อุปกรณ์ที่ไวต่อการเกิดประจุไฟฟ้าเป็นอย่างยิ่ง อาจจะรับการป้องกันด้วยการประยุกต์ใช้สารป้องกันไฟฟ้าสถิตซึ่งจะเพิ่มชั้นผิวนำไฟฟ้า เพื่อให้ประจุส่วนเกินมีการกระจายออกไป น้ำยาปรับผ้านุ่มและแผ่นเป่าแห้ง ที่ใช้ในเครื่องซักผ้าและเครื่องอบผ้าเป็นตัวอย่างของตัวป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ที่ใช้ในการป้องกันและกำจัดการยึดเหนี่ยวของประจุ

ตัวอย่างถุงใส่อุปกรณ์อิเล็คโทรนิคส์ที่มีสารป้องกันไฟฟ้าสถิตเคลือบอยู่ ก่อนเปิดถุงต้องเอาตัวถุงสัมผัสกับกราวด์ก่อนเพื่อความปลอดภัยของอุปกรณ์ภายในถุง

อุปกรณ์อิเล็คโทรนิคส์จำนวนมากมีความไวต่อการเกิดประจุไฟฟ้า ถุงตัวนำป้องกันไฟฟ้าสถิต มักใช้ห่ออุปกรณ์เพื่อปกป้องอุปกรณ์ดังกล่าวในขณะขนส่ง คนที่ทำงานกับวงจรที่มีอุปกรณ์เหล่านี้มักจะสายรัดข้อมือและต่อสายลงกราวด์ป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ทำลายอุปกรณ์นั้น

สายรัดข้อมือที่มีปลายด้านหนึ่งไว้หนีบกับกราวด์เพื่อระบายไฟฟ้าสถิตออกจากร่างกายก่อนทำงานกับอุปกรณ์ที่ไวต่อไฟฟ้าสถิตย์

ในโรงงานอุตสาหกรรมเช่นโรงสีหรือแป้งหรือในโรงพยาบาล, รองเท้าความปลอดภัยป้องกันไฟฟ้าสถิตบางครั้งถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าเนื่องจากจะสัมผัสกับพื้น รองเท้าเหล่านี้มีพื้นรองเท้าที่มีการนำไฟฟ้าดี รองเท้าป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ไม่ควรจะสับสนกับรองเท้าฉนวนซึ่งจะให้ผลตรงกันข้าม เพราะรองเท้าฉนวนใช้ป้องกันไฟฟ้าช็อตอย่างรุนแรงจากกระแสไฟฟ้า[1]

การนำไปใช้ประโยชน์[แก้]

  • ใช้ในเครื่องถ่ายเอกสาร[2]
  • ใช้ในการพ่นสี
  • ใช้ในเครื่องพิมพ์ Inkjet

อ้างอิง[แก้]

  1. [1], การป้องกันไฟฟ้าสถิต
  2. [2], ประโยชน์ของไฟฟ้าสถิต