หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 39 – ไฟฟ้าสถิต (1)

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


ไฟฟ้าสถิต

เราพึ่งพาอาศัยไฟฟ้า (Electricity) ในชีวิตประจำวันของเรามากขึ้นเรื่อยๆ จนเกือบจะเป็นไปไม่ได้ สำหรับมนุษย์ในโลกสมัยใหม่ (Modern) ที่จะดำรงชีพอยู่โดยปราศจากการใช้ไฟฟ้าแม้แต่วันเดียว ผู้คนส่วนมากตื่นขึ้นมาด้วยนาฬิกาปลุกที่เสียบไฟไว้ (Plugged) กับฝาผนัง หรือใช้ไฟจากแบตเตอรี่ (Battery-powered) บางคนอาจใช้แปรงสีฟันไฟฟ้าด้วย ซึ่งหมายถึงการเตรียมตัววันใหม่ที่เริ่มต้นด้วยการใช้ไฟฟ้า เมื่อสิ้นสุดวัน เขาจะใช้ไฟฟ้ามากกว่าที่คาดคิด (Imagine) ไว้ นอกจากนี้ เขาจะพบว่า ชิ้นส่วน (Parts) ไฟฟ้า และ วงจร (Circuit) ไฟฟ้า แตกต่างกันในความซับซ้อน (Complexity) แต่ก็มีบางส่วนที่ง่าย (Simple) ต่อการใช้เพียงอยู่แค่ปลายนิ้วมือ (Fingertip)

เราอาจยื่นมือไปจับลูกบิดประตู (Doorknob) ในฤดูหนาว หลังจากที่เท้าถูกับพรม แล้วร่างกายกระตุก (Zapped) หรือรู้สึกช็อต (Shocked) เมื่อพยายามปิดประตูรถหลังจากที่ลุก (Slipped) จากที่นั่งในรถยนต์ แล้วอาจสังเกตป้ายเตือน ณ ปั๊มน้ำมัน (Gas station) เกี่ยวกับไฟฟ้าสถิต (Static electricity) แล้วมันคืออะไร? ทำไมจึงมีสัญญาณเตือน? มันมีอันตรายไหม?

ไฟฟ้าสถิต เป็นการสะสมของประจุไฟฟ้า (Electrical charge) ส่วนเกิน (Excess) บนวัตถุ (Object) ที่ห่อหุ้มด้วยฉนวน (Insulated) คำว่า “สถิต” หมายถึง การอยู่นิ่ง (Stationary) หรือ ไม่เคลื่อนไหว (Not moving) เพื่อให้เข้าใจเรื่องไฟฟ้าสถิต เราควรเรียนรู้เรื่อง “อะตอม” (Atom) และส่วนประกอบของมัน รูปแบบแต่ดั้งเดิม (Classical model) ของอะตอม ได้แก่ 2 ชนิดของอนุภาค (Particle) ที่ประกอบขึ้นเป็นประจุไฟฟ้าขั้วบวก (Proton) และประจุไฟฟ้าขั้วลบ (Electron)

โปรตอนอาศัยอยู่ ณ ศูนย์กลางของอะตอม ภายในจุดศูนย์กลาง (Nucleus) โดยมีประจุไฟฟ้าขั้วบวก ส่วนอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าขั้วลบ เคลื่อนไหวอยู่รอบนิวเคลียส เป็นวงโคจร (Orbit) เหมือนโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ประจุไฟฟ้าขั้วตรงข้าม (Opposite charge) จะดึงดูดเข้าหากัน (Attract) ดังนั้น อิเล็กตรอน (-) จะถูกดึงดูดเข้าหาโปรตอน (+) ในขณะที่อะตอมจะอยู่นิ่งกับที่ (Intact) นอกจากนี้ ยังมีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งภายในนิวเคลียสที่มีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง (Electrically neutral) เรียกว่า “นิวตรอน” (Neutron) ตัวอย่างเช่น อะตอมของถ่าน (Carbon) มีประจุไฟฟ้าขั้วบวก 6 โปรตอน (p+) และประจุไฟฟ้าขั้วลบ 6 อิเล็กตรอน (e-) ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าเป็นกลาง อะตอมของถ่านก็มี 6 นิวตรอน (n) ที่มิได้มีผลกระทบต่อประจุไฟฟ้าของมัน

วัตถุทุกชิ้นประกอบด้วยสสาร (Matter) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมอีกทอดหนึ่ง เมื่อมีจำนวนโปรตอนเท่ากับ (Equal) จำนวนอิเล็กตรอน จะไม่มีประจุไฟฟ้าส่วนเกินในวัตถุ อย่างไรก็ตาม เมื่อวัตถุใดได้รับประจุไฟฟ้าเพิ่มเติม (Extra) ด้วยเหตุผลบางประการ จะเกิดความไม่สมดุล (Imbalance) ระหว่างประจุไฟฟ้าขั้วบวกและประจุไฟฟ้าขั้วลบ

อันที่จริง อะตอม (Atom) คือบล็อคก่อสร้าง (Building block) ที่เล็กที่สุดในธรรมชาติ ทุกๆ สิ่งประกอบด้วยอะตอม ตัวอย่างของอะตอม เช่น ธาตุฮีเลียม (Helium) ธาตุแคลเซียม (Calcium) เหล็ก ทองคำ เงิน เป็นต้น เมื่ออะตอมรวมตัวกัน (Bond together) จะประกอบขึ้นเป็น “โมเลกุล” (Molecule) ตัวอย่างของโมเลกุล ได้แก่ ก๊าซออกซิเจน (Oxygen) ก๊าซไฮโดรเจน (Hydrogen) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide) โมเลกุลน้ำ (Water molecule) เป็นต้น

แหล่งข้อมูล:

  1. Sawah, Rihab and Anthony Clark. (2015). The Everything STEM Handbook – Help Your Child Learn and Succeed in the Fields of Science, Technology, Engineering, and Math. Avon, MA: Adams Media.
  2. Electricity - https://en.wikipedia.org/wiki/Electricity [2017, March 23].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน