บทความ ไฟฟ้าสถิต (นาย วิทยา บุญยืน 1สชฟ2 เลขที่14)

ไฟฟา้ สถติ(Static electricity) เรยี บเรยี งโดย นายวิทยา บุญยืน สาขาวชิ าไฟฟ้ากาลัง วทิ ยาลยั เทคนคิ สุโขทยั

ไฟฟ้าสถติ คืออะไร? ไฟฟ้าสถิต (อังกฤษ: Static electricity) คือความไม่สมดุลย์ของประจุไฟฟ้าภายในหรือบนพ้ืนผิวของวัสดุหน่ึง ประจุยังคงอยู่กับที่จนกระท่ังมันสามารถจะเคลื่อนท่ีโดยอาศัยการไหลของอิเล็กตรอน (กระแสไฟฟ้า) หรือมีการปลดปล่อยประจุ (อังกฤษ: electrical discharge) ไฟฟ้าสถิตมีชอ่ื ทขี่ ัดกับไฟฟา้ กระแสที่ไหลผา่ นเสน้ ลวดหรอื ตวั นาอน่ื และนาส่งพลงั งาน[1] ประจุไฟฟ้าสถิตสามารถสร้างขึ้นได้เมื่อไรก็ตามท่ีสองพ้ืนผิวสัมผัสกันและแยกจากกัน และอย่างน้อยหนึ่งในพ้ืนผิวนั้นมีความต้านทานสูงต่อกระแสไฟฟ้า (และดังนั้นมันจึงเป็นฉนวนไฟฟ้า)ผลกระทบทั้งหลายจากไฟฟา้ สถิตจะคุ้นเคยกับคนสว่ นใหญเ่ พราะผู้คนสามารถรู้สึก, ได้ยนิ , และแม้แต่ได้เห็นประกายไฟเมื่อประจุส่วนเกินจะถูกทาให้เป็นกลางเมื่อถูกนาเข้ามาใกล้กับ ตัวนาไฟฟ้าขนาดใหญ่ (เช่นเส้นทางท่ีไปลงดิน) หรือภูมิภาคที่มีประจุส่วนเกินที่มีขั้วตรงข้าม (บวกหรือลบ)ปรากฏการณ์ท่ีคุ้นเคยของช็อกจากไฟฟ้าสถิต หรือที่เจาะจงมากข้ึนคือการปลดปล่อยไฟฟ้าสถิต (องั กฤษ: electrostatic discharge) จะเกิดจากการเป็นกลางของประจุ ประจุไฟฟ้าเปน็ ปริมาณทางไฟฟ้าปริมาณหนง่ึ ท่กี าหนดขึ้นธรรมชาติ ของสสารจะประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ ที่มีลักษณะและ มีสมบัติเหมือนกันที่เรียกว่า อะตอม(atom)ภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน3ชนิดได้แก่ โปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron) และ อิเล็กตรอน(electron)โดยที่โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกกับนิวตรอนที่เปน็ กลางทางไฟฟ้ารวมกันอยู่เปน็ แกนกลางเรียกว่านวิ เคลียส (nucleus) ส่วนอเิ ลก็ ตรอน มี ประจุ ไฟฟา้ ลบ จะอยู่รอบๆนวิ เคลียสสาเหตุของการเกิดไฟฟ้าสถิต วัสดุท้ังหลายจะทาจากหลายอะตอมที่ปกติแล้วจะเป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะพวกมันมีจานวนของประจุบวก (โปรตอนในนิวเคลียส) และจานวนของประจุลบ (อิเล็กตรอนใน \"วงรอบนิวเคลียส\")เท่ากัน ปรากฏการณ์ของไฟฟ้าสถิตจะเกิดข้ึนได้เมื่อมีการแยกประจุบวกและลบออกจากกัน เม่ือวัตถุสองชนิดสัมผัสกัน อิเล็กตรอนอาจย้ายจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ทาให้วัตถุหน่ึงมีประจุบวกเกินและอกี วัตถุหนึง่ มีประจุลบเกินในจานวนท่เี ท่ากัน เมื่อแยกวตั ถุทั้งสองออกจากกัน จึงเกิดการไมส่ มดุลของประจุขึ้นในวัตถุแต่ละตัว วัตถุท่ีมีประจุลบเกิน ก็ถือว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุลบ วัตถุท่ีประจุบวกเกิน ก็เรยี กวา่ เกิดไฟฟ้าสถิตประจุบวก อิเล็กตรอนสามารถแลกเปล่ียนกันระหว่างวัสดุโดยการสัมผัส วัสดุที่มีอิเล็กตรอนผูกพันอย่างอ่อนมีแนวโน้มที่จะสูญเสียพวกมันในขณะท่ีวัสดุที่มีวงรอบนอกมีที่ว่างมีแนวโน้มท่ีจะได้รับพวกมันธรรมชาตินี้เรียกว่าผลกระทบไทรโบอิเล็กตริก และเป็นผลให้วัสดุหนึ่งกลายเป็นมีประจุบวกและอีกวัสดุหน่ึงมีประจุลบ ขั้วและความแข็งแรงของประจุบนว้สดุทั้งสองทันทีท่ีพวกมันถูกแยกออกจากกันจะข้ึนอยู่กับตาแหน่งท่ีสัมพันธ์กันระหว่างพวกมันในไฟฟ้าสถิต#ชุดของไทรโบอิเล็กตริก ผลกระทบไทรโบอิเล็กตริกเป็นสาเหตุหลักของการผลิตไฟฟ้าสถิตท่ีสังเกตได้ในชีวิตประจาวัน และในการสาธิต

ตามโรงเรียนมัธยมทางวิทยาศาสตร์ทั่วไปท่ีเก่ียวข้องกับการถูวัสดุที่แตกต่างเข้าด้วยกัน (เช่นขนสัตว์กับแกนอาคริลิค) การแยกประจุท่ีเหนี่ยวนาโดยการสัมผสั เป็นสาเหตุท่ีทาให้เสน้ ผมของคุณต้ังข้ึนและทาให้เกิดการ \"เกาะติดจากไฟฟ้าสถิต\" (ตัวอย่างเช่นบอลลูนเมื่อขัดถูกับผมจะกลายเป็นมีประจุลบเม่ืออยู่ใกล้กับกาแพงบอลลูนท่ีมีประจุจะดูดกับอนุภาคประจุบวกในผนังและสามารถ \"เกาะติด\" กับมนั ปรากฏใหเ้ ห็นว่ามนั ถกู แขวนต้านแรงโน้มถว่ งของโลก)ความเครียดเชิงกลทีจ่ ่ายใหจ้ ะทาให้เกิดการแยกประจใุ นบางประเภทของผลึกและโมเลกุลเซรามิกส์ การแยกประจทุ ่ีเหนย่ี วนาจากความรอ้ นความร้อนจะทาให้เกิดการแยกประจุในอะตอมหรือโมเลกุลของวัสดุบางอย่าง วัสดุไพโรอิเล็กตริกท้ังหมดยังเป็นไพโซอิเล็กตริกอีกด้วย คุณสมบัติของอะตอมหรือโมเลกุลของการตอบสนองต่อความรอ้ นและความดันจะสัมพนั ธ์กนั อยา่ งใกลช้ ิด วัตถุที่มีประจุเมื่อถูกนามาใกล้กับวัตถุท่ีเป็นกลางทางไฟฟ้าจะทาให้เกิดการแยกประจุภายในวัตถทุ ่ีเปน็ กลาง ประจุขัว้ เดียวกันจะผลักกันและประจุขั้วตรงข้ามกันจะดดู กัน เมือ่ แรงอันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ของประจุไฟฟ้าตกลงไปอย่างรวดเร็วตามระยะห่างที่เพ่ิมข้ึน ประจุ (ขั้วตรงข้าม) ที่อยูใกล้มากกว่าจะส่งผลกระทบมากกว่าและวตั ถุท้ังสองจะรู้สกึ ถึงแรงดึงดูด ผลจะเด่นชัดมากที่สุดเมื่อวัตถุที่เป็นกลางเป็นตัวนาไฟฟ้าเมื่อประจุมีอิสระมากข้ึนที่จะเคลื่อนท่ีไปรอบ ๆ การลงดินอย่างระมัดระวังของบางส่วนของวัตถุที่มีการแยกประจุท่ีเกิดขึ้นจากประจุสามารถเพิ่มหรือลดอิเล็กตรอนอย่างถาวรปล่อยใหว้ ตั ถุเหลือแตเ่ พยี งประุจุถาวร กระบวนการน้ีเป็นสว่ นประกอบสาคัญในการทางานของเคร่ืองกาเนดิ ไฟฟา้ แวนเดอแกรฟฟ์ อุปกรณท์ ใ่ี ช้กนั ท่วั ไปในการสาธติ ผลกระทบของไฟฟ้าน่ิง การกาจัดและป้องกันไฟฟ้าการกาจัดหรือการป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิตอาจทาได้ง่ายๆแค่เปิดหน้าต่างหรือใช้ เคร่ืองทาความชื้น (องั กฤษ: humidifier) เพอ่ื เพ่ิมความชนิ้ ของอากาศ ทาให้อากาศเปน็ สื่อกระแสไฟฟ้ามากข้นึ เครอ่ื งสรา้ งไอออนจากอากาศ (องั กฤษ: air ionizer) ก็สามารถทางานได้เหมอื นกนั อุปกรณ์ที่ไวเฉพาะต่อการปลดปล่อยประจุไฟฟ้า(โดยรวดเร็ว)อาจจะได้รับแก้ไขด้วยการใช้ตัวแทนต้านไฟฟ้าสถิตย์ซ่ึงจะเพิ่มช้ันพ้ินผิวการนาไฟฟ้าเพ่ือให้ประจุส่วนเกินมีการกระจายออกไปทวั่ผิวหน้า น้ายาปรับผ้านุ่มและแผ่นเป่าแห้งท่ีใช้ในเคร่ืองซักผ้าและเคร่ืองอบผ้าเป็นตัวอย่างหนึ่งของตวั แทนต้านไฟฟ้าสถิตทใี่ ชใ้ นการปอ้ งกันและกาจดั การยึดตดิ ของประจุ[3] อุปกรณ์สารก่ึงตัวนาจานวนมากที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีความไวเฉพาะต่อการปลดปล่อยประจุไฟฟา้ ถุงตา้ นไฟฟ้าสถิตมกั ใชห้ ่ออุปกรณ์เพ่ือปกป้องอุปกรณ์ดังกล่าว คนทที่ างานกับวงจรทีม่ อี ุปกรณเ์ หล่านม้ี กั จะลงดนิ ตวั เขาเองดว้ ยสายรดั ขอ้ มอื ต้านไฟฟา้ สถติ ในโรงงานอุตสาหกรรมเช่นโรงงานสีหรือแป้งหรือในโรงพยาบาล, รองเท้าปลอดภัยต้านไฟฟ้าสถิตบางครั้งถูกนามาใช้เพื่อป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าเน่ืองจากมันจะสัมผัสกับพ้ืน รองเท้ า

เหล่าน้ีมีพื้นรองเท้าที่มีการนาไฟฟ้าท่ีดี รองเท้าต้านไฟฟ้าสถิตไม่ควรจะสับสนกับรองเท้าฉนวนซ่ึงจะใหผ้ ลตรงกนั ขา้ ม เพราะรองเท้าฉนวนใชป้ ้องกนั ไฟฟ้าชอ็ กอย่างรนุ แรงจากไฟฟา้ สายเมนการปลดปลอ่ ยไฟฟา้ สถติ ความรู้สึกของไฟฟ้าช็อกจะเกิดจากการกระตุ้นของเส้นประสาทเม่ือกระแสเป็นกลางไหลผ่านร่างกายมนุษย์ พลังงานที่เก็บไว้ในรูปไฟฟ้าสถิตย์บนวัตถุหนึ่งจะแปรผันข้ึนอยู่กับขนาดของวัตถุและค่าคาปาซแิ ตนซ์ของมัน, แรงดนั ไฟฟ้าที่ใชใ้ ส่ประจุใหม้ ัน และค่าคงทไี่ ดอเิ ล็กตริกของตวั กลางโดยรอบสาหรับการสร้างแบบจาลองของ ผลกระทบของการปล่อยปล่อยไฟฟ้าสถิตบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ท่ีมีความไว มนุษย์จะถูกแสดงเป็นตัวเก็บประจุขนาด 100 pf ถูกใส่ประจุจากแรงดันไฟฟ้า 4000 ถึง35000 โวลต์ เม่ือสัมผัสกับวัตถุ พลังงานนี้จะถูกปลดปล่อยในเวลาน้อยกว่าหน่ึงส่วนล้านวินาทีในขณะท่ีพลังงานทั้งหมดมีขนาดเล็ก ด้วยค่าสิบยกกาลังของมิลลจิ ูล มันก็ยังสามารถสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ท่ีมีความไว วัตถุขนาดท่ีใหญ่กว่าจะเก็บพลังงานได้มากกว่า ซ่ึงอาจเป็นอันตรายโดยตรงจากการสัมผัสของมนุษย์ หรืออาจจะให้ประกายไฟที่สามารถจุดชนวนก๊าซหรือฝุ่นละอองไวไฟฟา้ ผ่า รูปที่ 1 การปลดปล่อยประจุไฟฟ้าสถติ ยต์ ามธรรมชาติ ฟ้าผ่าเป็นตัวอย่างที่เกิดตามธรรมชาติท่ีดราม่าอย่างหน่ึงของการปลดปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตย์ในขณะท่ีรายละเอียดยังไม่ชัดเจนและยังคงเป็นเรื่องหนึ่งของการอภิปราย มีการคิดกันว่าการแยกประจุในช่วงเริ่มต้นถูกน่าจะเชื่อมโยงกับการสัมผัสกันระหว่างอนุภาคน้าแข็งด้วยกันภายในเมฆพายุโดยทั่วไปการสะสมประจุอย่างมีนัยสาคัญจะสามารถคงอยู่ในภูมิภาคของการนาไฟฟ้าที่ต่าเท่าน้ัน (มีประจุอิสระน้อยมากท่ีเคล่ือนท่ีอยรู่ อบ ๆ) ดว้ ยเหตุนีก้ ารไหลของประจทุ ี่เป็นกลางมกั จะเปน็ ผลมาจากอะตอมและโมเลกุลท่ีเป็นกลางในอากาศที่ถูกฉีกออกเพื่อแยกประจุบวกและประจุลบออกจากกัน ซึ่งจะเดินทางไปในทิศทางตรงข้ามเหมือนเป็นกระแสไฟฟ้าหนึ่งซึ่งจะทาให้การสะสมเดิมของประจุเป็นกลาง ประจุไฟฟ้าสถิตในอากาศโดยทั่วไปจะแตกตัวในลักษณะน้ีที่แรงดันไฟฟ้าประมาณ 10,000โวลต์ต่อเซนติเมตร (10 กิโลโวลต์/ซม.) ขึ้นอยู่กับความชื้น การปลดปล่อยประจุจะสร้างความร้อนย่งิ ยวดให้กบั อากาศโดยรอบมาให้เกดิ เป็นแสงวาบ (หรอื ทเี่ รยี กวา่ ฟา้ แลบ) และผลิตคลน่ื ชอ็ กเปน็ เสียงฟ้าร้อง สายฟ้าผา่ เปน็ เพียงเวอร์ชน่ั รนุ่ ท่ีถูกปรบั ใหม้ ีขนาดสูงขน้ึ จากประกายไฟท่ีเห็นได้ในเหตกุ ารณ์ท่ี

เกิดขึ้นในท้องถ่ินส่วนใหญ่ของการปล่อยปล่อยไฟฟ้าสถิต แสงวาบเกิดขึ้นเน่ืองจากอากาศในช่องทางการปลดปลอ่ ยประจุถกู ทาให้มคี วามร้อนที่อุณหภูมิสูงซะจนมนั เปล่งแสงจากความร้อนไฟฟา้ สถิตสะสมในวัสดขุ องไหลท่ไี วไฟและจุดระเบิดได้ การไหลของสารทเ่ี ป็นผงละเอยี ดหรือของเหลวการนาต่าในทอ่ หรือผา่ นการกวนเชิงกลสามารถสะสมไฟฟ้าสถิตย์ได้ ]การไหลของเม็ดของวัสดุเชน่ ทรายลงไปตามรางพลาสติกสามารถถ่ายโอนประจุได้ ซึ่งสามารถวัดได้อย่างง่ายดายโดยใช้มัลติมิเตอร์เช่ือมต่อกับฟอยล์โลหะที่ซับในรางช่วงเวลาน้ันและสามารถเป็นสัดส่วนหยาบ ๆ กับการไหลของอนุภาคเมฆฝ่นุ ของสารทีเ่ ป็นผงละเอียดสามารถไหม้ไฟหรือระเบิดได้ เม่ือมีการปบลดปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตในฝุ่นหรือเมฆไอน้า การระเบิดก็เกิดขึ้นได้ท่ามกลางอุบัติการณ์ในอุตสาหกรรมหลักท่ีเคยเกิดข้ึนก็คือไซโลเมล็ดพืชในภาคตะวันตกเฉียงใต้ของฝรั่งเศส, โรงงานสีในประเทศไทย, โรงงานทาแม่พิมพ์ไฟเบอร์กลาสในแคนาดา, การระเบิดถังเก็บในเมืองเกลนพูลรัฐโอคลาโฮมาในปี 2003 และการดาเนินงานถังบรรจุแบบเคล่ือนที่และคลังน้ามันในเมือง Des Moines ร้ฐไอโอวา และเมืองแวลลยี เ์ ซนเตอร์รฐั แคนซัสในปี 2007 ความสามารถของของเหลวท่จี ะเกบ็ ประจุไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับการนาไฟฟา้ ของมนั เม่อื ของเหลวการนาต่าไหลผ่านท่อหรือถูกเขย่าด้วยเครื่องกล การแยกประจุที่เหนี่ยวนาโดยการสัมผัสที่เรียกว่า ไฟฟ้าจากการไหล (อังกฤษ: flow electrification) จะเกิดข้ึน ของเหลวที่มีการนาไฟฟ้าต่า(ต่ากวา่ 50 picosiemens ตอ่ เมตร) จะถกู เรียกวา่ ตัวสะสม ของเหลวทม่ี กี ารนาสงู กว่า 50 pS/m จะเรียกว่าตัวไม่สะสม ในตัวไม่สะสม ประจุจะฟื้นคืนสภาพได้เร็วที่สุดเท่าท่ีพวกมันจะแยกออกจากกันดังน้ันการสะสมประจุไฟฟ้าจึงไม่ได้มีนัยสาคัญ ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี 50 pS/m คือค่าต่าสุดการนาไฟฟ้าทแี่ นะนาสาหรับการกาจัดท่เี พยี งพอของประจจุ ากของเหลว น้ามันก๊าด (อังกฤษ: Kerosine) อาจมีการนาไฟฟ้าตั้งแต่น้อยกว่า 1 pS/m จนถึง 20 pS/mเมื่อเปรียบเทียบกัน น้าท่ีถอดไอออนออกแล้วจะมีการนาประมาณ 10,000,000 pS/m หรือ 10µS/m มาตรฐานบังคับใช้ 1.BS PD CLC/TR 50404:2003 รหสั ของการปฏบิ ัติในการควบคมุ ไฟฟา้ น่ิงที่ไมพ่ ึงประสงค์ 2.NFPA 77 (2007) ขอ้ ควรปฏบิ ัติแนะนาเกย่ี วกับไฟฟ้าสถติ 3.API RP 2003 (1998) การป้องกันการจุดระเบิดทเ่ี กิดจากกระแสน่งิ ฟา้ ผ่าและจรจัด การป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิต ไฟฟ้าสถิตเกิดข้ึนเพราะมีการสะสมของอะตอมหรือประจุไฟฟา้ในในร่างกาย รวมทั้งยังไปถึงสภาพอากาศท่ีแห้งอีกด้วย ท่ีเป็นสาเหตุทาให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้อย่างง่ายดาย ดังน้ัน จึงมีวิธีการป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิตน่ันก็คือ -ควรด่ืมน้าให้มากๆ ทาโลช่ันบารุงผิว

เพื่อไม่ให้ร่างกายหรือผิวพรรณนั้นแห้งกร้านที่เป็นตัวทาให้เกิดไฟฟ้าสถิต -หลีกเล่ียงเส้ือผ้าท่ีเป็นขนสตั ว์ และผา้ ใยสังเคราะห์ -ควรสวมใสถ่ งุ เทา้ ผ้าคอตตอน และเลือกใสร่ องเทา้ ท่ีเปน็ พน้ื ยางแหล่งท่มี าhttps://health.kapook.com/view130966.htmlสบื คน้ เมือ่ วันท่ี 18 ก.ค 2560