หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 40 – ไฟฟ้าสถิต (2)

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


ไฟฟ้าสถิต

ความไม่สมดุล (Imbalance) ระหว่างประจุไฟฟ้าขั้วบวกและประจุไฟฟ้าขั้วลบ เป็นสาเหตุให้วัตถุถูกบรรจุ (Charged) ไฟฟ้า วัตถุที่ห่อหุ้มด้วยฉนวน (Insulated) เท่านั้นที่จะถูกบรรจุไฟฟ้าได้ ตัวอย่างเช่น พลาสติก (Plastic) อะคริลิก (Acrylic) และยาง (Rubber) เป็นวัตถุที่ห้อหุ้มด้วยฉนวน ซึ่งสามารถถูกบรรจุไฟฟ้าได้

ดังนั้น ถ้าเราสวมรองเท้าที่รองพื้น (Sole) ด้วยยาง ประจุไฟฟ้าเพิ่มเติมที่ร่างกายเราได้รับมา จะคงอยู่กับเรา หนทางหนึ่งที่ร่างกายของเราสามารถรับประจุไฟฟ้าเพิ่มเติมได้ในฤดูหนาว (เมื่ออากาศแห้งแล้งมาก) ก็คือ การถูเท้ากับพรม ขณะที่สวมรองเท้าที่รองพื้นด้วยยาง

แล้ววัตถุที่ทำจากโลหะล่ะ? สามารถถูกห่อหุ้มด้วยฉนวนได้หรือไม่? คำตอบก็คือ โลหะสามารถถูกห่อหุ้มด้วย ถ้ามันไม่แตะพื้น (Ground touching) หรือร่างกายที่ไม่ห่อหุ้มด้วยฉนวน (Non-insulated) ถ้าโลหะห้อหุ้มด้วยฉนวน มันก็สามารถูกบรรจุไฟฟ้าได้ สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับโลหะที่ถูกบรรจุไฟฟ้าก็คือ มันสามารถทำให้ประจุไฟฟ้าที่ได้รับเพิ่มเติม ดำรงอยู่นอกผิวพื้นของโลหะ เพื่อให้ประจุไฟฟ้าแยกห่างออกจากกัน เนื่องจากประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกัน จะผลักดันออกจากกัน (Repel)

ตัวอย่างเช่น ถ้าเรายืนอยู่ภายในกรง (Cage) โลหะที่ถูกบรรจุไฟฟ้า และสัมผัสภายในโลหะ เราจะเอื้อมไม่ถึงประจุไฟฟ้าเพิ่มเติมที่อยู่นอกกำแพง นี่หมายความว่า เราจะไม่ถูกกระตุก (Zapped) เมื่อสัมผัสด้านในของกำแพงของกรงโลหะที่ห่อหุ้มด้วยฉนวน เราเรียกตัวอย่างนี้ว่า “กรงฟาราเดย์” (Faraday Cage)

กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ กรงฟาราเดย์เป็นวัตถุโลหะที่ห่อหุ้มด้วยฉนวน ดังนั้น หากตัวถังโลหะของรถยนต์ถูกฟ้าผ่า (Lightning strikes) ถ้าเราเพียงสัมผัสด้านในของกรง (รถยนต์) ประจุไฟฟ้าที่ถูกปลดปล่อย (Discharge) โดยฟ้าแลบ จะไม่โอนย้าย (Transfer) ไปสู่เราและจะไม่มีอันตรายเกิดขึ้นแก่เราภายในกรง (รถยนต์)

ประจุไฟฟ้าที่ไม่สามารถจับคู่ (Paired) กับขั้วตรงข้าม (Opposite) มักดิ้นรน (Strive) ที่จะหาคู่หู (Partner) เมื่อร่างกายของเรามีอิเล็กตรอน (Electron) เพิ่มเติมในฤดูหนาวที่แห้งแล้ง จากการถูเท้ากับพรม มันต้องการหนทางที่จะไปหาโปรตรอนเพื่อจับคู่

เนื่องจากเราคงไม่เดินไปรอบๆ ด้วยเท้าเปล่า (Barefoot) ในฤดูหนาวที่แห้งแล้ง โดยมีผิวหนังแตะพื้น ร่างกายของเราถูกห่อหุ้มด้วยฉนวน จากสิ่งที่เราสวมอยู่ที่เท้า โอกาสเดียวที่อิเล็กตรอนส่วนเพิ่มเติมจะหลบหนีจากการถูกกักขัง (Trapped) ในร่างกายของเราก็คือ เมื่อเราสัมผัสกับลูกบิดประตู ในขณะนั้น อิเล็กตรอนส่วนเกิน จะหลบหนีออกจากร่างกายทั้งมวล (Mass exit) จึงทำให้รู้สึกกระตุก (Zapped) ทันที

ในทำนองเดียวกัน ร่างกายของเราสามารถรับอิเล็กตรอนเพิ่มเติมได้ในฤดูหนาวที่แห้งแล้ง เมื่อเราแตะ (Brush) ที่นั่งในการไถล (Slide) ตัวออกจากรถยนต์ แล้วมีอิเล็กตรองส่วนเกินในร่างกาย เราจะรู้สึกกระตุก (Spark) ทันทีที่แตะประตูรถยนต์ แต่เราสามารถประสบไฟฟ้าสถิตในหนทางที่ทำให้เราตกใจ (Shock) น้อยลง

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. Static electricity - https://en.wikipedia.org/wiki/Static_electricity [2017, March 30].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน