ไฟฟ้าสถิตเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจากการสะสมของประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวของวัตถุ โดยทั่วไปเกิดจากการเสียดสีหรือการสัมผัสระหว่างวัตถุต่างๆ หลักการทำงานของไฟฟ้าสถิตมีดังนี้:
1. การเกิดประจุไฟฟ้า
วัตถุทั้งสองที่เสียดสีกันอาจมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน (ประจุลบ) จากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ทำให้เกิดการสะสมของประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวของทั้งสองวัตถุ วัตถุที่ได้รับอิเล็กตรอนจะมีประจุลบ (Negative Charge) ส่วนวัตถุที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะมีประจุบวก (Positive Charge)
2. การสะสมของประจุ
เมื่อเกิดการถ่ายโอนอิเล็กตรอน วัตถุทั้งสองจะมีประจุที่ต่างกัน ประจุที่สะสมอยู่บนพื้นผิวจะไม่สามารถเคลื่อนย้ายไปไหนได้อย่างง่ายดาย จึงสะสมอยู่เป็นไฟฟ้าสถิต หากไม่มีการถ่ายโอนประจุออกจากวัตถุ ประจุเหล่านั้นจะคงอยู่จนกว่าจะมีการถ่ายโอนออกไป
3. การถ่ายโอนประจุไฟฟ้า
เมื่อวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าสถิตสัมผัสกับวัตถุอื่นหรือพื้นดิน ซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้าที่มีศักย์ไฟฟ้าต่างกัน ประจุไฟฟ้าจะถ่ายโอนระหว่างวัตถุทั้งสองทันที ทำให้ประจุไฟฟ้าสถิตบนวัตถุหายไปและกลับสู่สภาวะสมดุล เช่น เมื่อเราสัมผัสกับวัตถุที่มีไฟฟ้าสถิต อาจเกิด “การช็อต” เล็กๆ ขึ้นเนื่องจากประจุไฟฟ้าสถิตถ่ายโอนจากวัตถุผ่านร่างกายของเราไปยังพื้นดิน
4. กฎการดึงดูดและผลักกันของประจุไฟฟ้า
- ประจุที่เหมือนกัน (บวกกับบวก หรือลบกับลบ) จะผลักกัน
- ประจุที่ต่างกัน (บวกกับลบ) จะดึงดูดกัน
ตัวอย่างการเกิดไฟฟ้าสถิต
- การถูบอลลูนกับเส้นผม: เมื่อถูบอลลูนกับเส้นผม อิเล็กตรอนจะถ่ายโอนจากผมไปยังบอลลูน ทำให้บอลลูนมีประจุลบและเส้นผมมีประจุบวก ส่งผลให้เส้นผมตั้งชี้เพราะประจุที่เหมือนกันผลักกัน
- การเดินบนพรมแล้วสัมผัสโลหะ: เมื่อเราถูเท้าบนพรม อิเล็กตรอนจะถ่ายโอนจากร่างกายเราหรือรองเท้าไปยังพรม เมื่อเราสัมผัสโลหะ เช่น ลูกบิดประตู ประจุไฟฟ้าสถิตจะถูกถ่ายโอนออก ทำให้เรารู้สึกเหมือนถูกไฟฟ้าช็อตเล็กๆ
ไฟฟ้าสถิตมีผลต่อหลายด้านในชีวิตประจำวัน เช่น ในอุตสาหกรรมการผลิตและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงปรากฏการณ์ธรรมชาติอย่างฟ้าผ่า