Bạn đang đi trên tấm thảm len, với tay tới tay nắm cửa và đột nhiên cảm giác điện giật xuất hiện. Cảm giác tái diễn với nhiều vị trí khác như áo, cầu thang kim loại, thảm len và chỉ xảy ra trong mùa đông. Nguyên nhân của nó đã được các nhà vật lý giải mã.
Kết quả của sự tĩnh điện
Tĩnh điện là sự tích tụ của điện tích. Để hiểu về sự tĩnh điện, chúng ta cần tìm hiểu bản chất của vật chất. Vật chất được cấu thành từ các nguyên tử, với 3 loại hạt nhỏ hơn. Đó là electron mang điện tích âm. Proton mang điện tích dương. Cuối cùng là neutron không mang điện tích.
Thông thường, các electron và proton luôn cân bằng nhau trong một nguyên tử. Đó là lý do vì sao mọi vật đều trung tính về điện.
Nhưng các hạt electron rất nhỏ, có trọng lượng không đáng kể. Việc cọ xát hay ma sát có thể cung cấp năng lượng cho electron, để chúng tách khỏi nguyên tử. Sau đó, nó tấn công các nguyên tử khác, di chuyển giữa các bề mặt khác nhau.
Khi điều này xảy ra, vật thể đầu tiên còn lại có nhiều proton hơn electron và sẽ mang điện tích dương. Theo Ted-ED, vật thể có nhiều electron mới chuyển đến sẽ mang điện tích âm. Hiện tượng này được gọi là mất cân bằng điện tích hay tách điện tích.
 |
| Nhiều người giật mình vì có cảm giác điện giật mỗi khi chạm vào tay nắm cửa trong mùa đông. Ảnh: Metafloss. |
Tuy nhiên, thiên nhiên luôn có xu hướng cân bằng nên khi hai vật mang điện tích trái dấu gặp nhau, những hạt electron tự do sẽ nắm lấy cơ hội đầu tiên để di chuyển tới nơi cần chúng nhất, hoặc nhảy ra khỏi vật thể mang điện tích âm hay tràn vào vật thể đang mang điện tích dương. Hành động này là nỗ lực khôi phục lại trạng thái cân bằng điện tích trung tính.
Sự dịch chuyển nhanh chóng này được gọi là xả tĩnh điện và được đặc trưng bởi tia lửa xẹt qua. Quá trình này không xảy ra với mọi vật, nếu không bạn sẽ luôn bị điệt giật.
Chất dẫn điện như kim loại hoặc nước muối có các liên kết electron yếu, nhưng nó dễ dàng nhảy ra giữa các phân tử. Mặt khác, chất cách điện như nhựa, cao su, thủy tinh, có liên kết electron chặt hơn nên không dễ nhảy sang các nguyên tử khác.
Sự tích tụ điện năng thường xảy ra khi vật thể liên quan là chất cách điện. Chẳng hạn, bạn đi trên thảm, các electron trên cơ thể sẽ chà lên bề mặt. Chiếc thảm bằng len cách điện sẽ chống lại việc mất electron của chính nó. Cơ thể của bạn với tấm thảm vẫn trung hòa về điện nhưng đã có một điện tích phân cực giữa hai cá thể. Và khi bạn chạm vào tay nắm cửa thì “xoẹt” - kim loại từ tay nắm đã truyền electron liên kết yếu qua tay bạn để thay thế cho số lượng mà cơ thể bạn bị mất.
Thạc sĩ Nguyễn Việt Dũng, Giám đốc Trung tâm Điện tử y sinh, Đại học Bách khoa Hà Nội, cho biết nhiều trường hợp tĩnh điện như lóe tia sáng tựa lưới bắt muỗi, cũng có trường hợp truyền điện xuống chân và sàn nhà làm tê nhẹ cơ thể.
 |
| Tóc là vị trí dễ bị tĩnh điện nhất. Ảnh: Getty. |
Theo Accuweather, Stevespanglerscience, tóc là nơi dễ sinh ra tĩnh điện, dựng ngược lên khi thời tiết hanh khô. Nguyên nhân là tóc có cấu tạo giống như móng tay, nên khi bị hư tổn, tóc không có khả năng duy trì độ ẩm và tự phục hồi. Vì vậy, khi độ ẩm của tóc mất đi do điều kiện khô hanh, chúng dễ sinh ra tĩnh điện hoặc ma sát với lược chải, quần áo len...
Dòng điện do quá trình tĩnh điện tạo ra điện trường rất yếu, không ảnh hưởng đến cơ thể hay sức khỏe con người. Tuy nhiên, sự tĩnh điện này có thể trở thành nỗi khiếp sợ, phá hoại thiên nhiên. Trong vài điều kiện cụ thể, phân bố tĩnh điện xảy ra với mây.
Sự mất cân bằng điện tích bị trung hòa khi truyền sang vật thể khác như tòa nhà, mặt đất hoặc những đám mây sẽ tạo thành tia sáng lớn, hay còn gọi là sét. Tương tự việc ngón tay có bạn có thể bị giật vài lần tại một điểm, sét cũng có thể đánh cùng điểm nhiều lần.
Cách giải quyết hiện tượng tĩnh điện vào mùa đông
Để loại bỏ hiện tượng tĩnh điện trong mùa đông, chúng ta dựa trên cơ chế vật lý của nó. Đầu tiên, bạn cần chú ý một số chất liệu quần áo có khả năng tích điện nhiều hơn như len, đế giày cao su. Do đó, bạn có thể chọn các trang phục với vật liệu là vải tự nhiên như cotton.
Đế giày da ít có khả năng thu hút các electron. Trong khi đó, chất liệu cao su lại là chất cách điện mạnh, tăng khả năng gây tĩnh điện khi đi qua tấm thảm bằng len, nylon. Do đó, bạn nên chọn giày da đi vào mùa đông.
Ngoài ra, bạn cũng có thể mang theo vật kim loại trong người như chùm chìa khóa để hấp thụ phần lớn chấn động do hiện tượng tĩnh điện gây ra. Mùa đông, chúng ta cũng nên bổ sung độ ẩm trong không khí ở phòng ngủ, nơi làm việc. Điều này giúp giải phóng các electron tự do di chuyển trong phòng.
Thoa kem dưỡng trên da cũng là cách giúp cơ thể bạn duy trì độ ẩm, hạn chế khả năng bị tĩnh điện.
