Tĩnh điện là hiện tượng gì? Nguyên nhân, tác hại và cách khắc phục

Tĩnh điện, một hiện tượng mang tính biểu tượng và đầy thú vị, không chỉ là một phần của cuộc sống hàng ngày mà còn là một lĩnh vực nghiên cứu sâu sắc trong khoa học và công nghệ.

Tĩnh điện không chỉ là một hiện tượng vật lý đơn giản mà còn là một nguyên nhân gây ra nhiều vấn đề không mong muốn trong quy trình sản xuất đòi hỏi sự chú ý đặc biệt và biện pháp phòng ngừa cẩn thận. Vậy bạn đã hiểu rõ tĩnh điện là gì cũng như những tác hại do hiện tượng này gây ra chưa? Hãy cùng Bigmart khám phá qua bài viết dưới đây nhé!

I. Tĩnh điện là gì?

Tĩnh điện là một hiện tượng bề mặt và được tạo ra khi hai hoặc nhiều bề mặt tiếp xúc với nhau và lại bị tách ra. Điều này gây ra một dạng phân tách hoặc chuyển các electron âm từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.

Chúng ta thường gặp hiện tượng tĩnh điện trong cuộc sống hàng ngày, như khi một túi nhựa nhẹ đứng trên trái bóng bay, hoặc khi các vật thể có cùng điện tích đẩy lùi nhau. Thậm chí, tóc của một đứa trẻ có thể tích điện dương, khiến các sợi tóc riêng lẻ đẩy lùi nhau, hoặc có thể bị thu hút vào bề mặt được tích điện âm.

Một hiệu ứng khác của tĩnh điện là khi các hạt xốp bám vào lông mèo do tĩnh điện, hiện tượng này xảy ra do sự tích tụ điện tích trên bề mặt lông mèo khi chúng chuyển động, gây ra sự phân cực của các phân tử trong xốp và tạo ra một lực hút nhẹ.

II. Nguyên nhân gây ra hiện tượng tĩnh điện

Hiện tượng tĩnh điện xuất phát từ quá trình tiếp xúc giữa các nguyên tử khác nhau khiến các electron di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. Có thể thấy, khi các electron bị "bong ra" khỏi vật liệu, vật liệu đó mất điện tích âm và trở thành tích điện dương, do có nhiều proton (hạt tích điện dương) hơn số lượng electron. Ngược lại, vật nhận electron sẽ nhiễm điện âm.

Quá trình này tiếp tục diễn ra khi có sự tiếp xúc lặp đi lặp lại giữa các vật liệu, làm cho điện tích âm bổ sung tích tụ, được gọi là hiệu ứng điện ma sát. Điều này tạo ra hiện tượng tĩnh điện, khi mà các vật liệu giữ lại điện tích và có thể tương tác với nhau một cách không mong muốn.

III. Tác hại của tĩnh điện 

1. Đối với con người

Các vật thể nhiễm điện mạnh tạo ra một lĩnh vực điện trường mạnh mẽ xung quanh chúng và ảnh hưởng của lĩnh vực này có thể gây nên những hệ lụy đối với sức khỏe con người, đặc biệt liên quan đến các hệ thống quan trọng như hệ thần kinh, hệ tuần hoàn, hệ sinh dục. 

Hơn nữa, khi xem xét trong môi trường lao động, hiện tượng phóng tĩnh điện cũng mang theo nguy cơ gây ra các tai nạn lao động, đặc biệt là khi người lao động tiếp xúc trực tiếp với các vật thể tích điện lớn. 

Vì vậy, việc hiểu và kiểm soát tĩnh điện trở thành một phần quan trọng trong các môi trường làm việc và sản xuất, nhằm bảo vệ sức khỏe và an toàn cho người lao động. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp như sản xuất điện tử, hóa chất và dệt may, nơi mà tĩnh điện thường xuyên xuất hiện và có thể tạo ra những nguy cơ nghiêm trọng nếu không được kiểm soát đúng cách.

2. Trong sản xuất

Trong ngành sản xuất, chế biến nhựa, giấy và dệt may, tình trạng tĩnh điện thường là một trong những thách thức phổ biến nhất. Các vấn đề liên quan đến tĩnh điện xuất hiện rõ ràng thông qua sự thay đổi không mong muốn trong hoạt động của vật liệu, bao gồm việc dính kết, kéo ra, bám vào thiết bị, hút bụi, hoặc cuộn dây không đúng cách. Để giải quyết những vấn đề này, việc sử dụng các chất ion hóa tĩnh đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả.

Mối nguy hiểm chính liên quan đến tĩnh điện trong thiết bị điện tử là từ người tiếp xúc với một bộ phận. Sự phóng điện điện tử tạo ra nhiệt, có thể đốt cháy các kết nối, làm gián đoạn các tiếp điểm hoặc làm hỏng vi mạch. Thông thường, các linh kiện không bị hỏng hoàn toàn, điều này còn nguy hiểm hơn vì lỗi không biểu hiện ngay lập tức mà xuất hiện bất ngờ trong quá trình hoạt động của thiết bị.

IV. Ứng dụng tĩnh điện trong cuộc sống

1. Máy lọc khói và làm sạch không khí tĩnh điện

Một ứng dụng quan trọng của tĩnh điện được tìm thấy trong máy lọc không khí. Phần tĩnh điện của quá trình đặt điện tích dư thừa (thường là dương) lên khói, bụi, phấn hoa và các hạt khác trong không khí rồi đưa không khí qua một lưới điện tích trái dấu để thu hút và giữ lại các hạt tích điện 

Bên cạnh đó, thiết bị lọc bụi tĩnh điện lớn được sử dụng trong công nghiệp để loại bỏ các hạt từ khí thải ống khói liên quan đến việc đốt than và dầu. Máy lọc bụi trong nhà, thường kết hợp với hệ thống sưởi ấm và điều hòa không khí trong nhà, rất hiệu quả trong việc loại bỏ các hạt ô nhiễm, chất kích thích và chất gây dị ứng.

2. Máy photocopy và máy in

Máy photocopy là máy in bản sao tài liệu và hình ảnh trên giấy. Hiện nay, hầu hết các máy photocopy đều sử dụng quy trình gọi là xerography, một quy trình sử dụng nguyên lý tĩnh điện để sao chép hình ảnh.

IV. Cách khắc phục hiện tượng tĩnh điện hiệu quả

Để đối phó với vấn đề tĩnh điện, các phương pháp và thiết bị được áp dụng phụ thuộc vào loại vật liệu cụ thể. Trong trường hợp của các vật liệu dẫn điện, việc nối đất trực tiếp là một giải pháp phổ biến nhất. Tuy nhiên, đối với các vật liệu cách điện, việc sử dụng ion hóa là phương pháp duy nhất để loại bỏ tĩnh điện. Điều này thường được thực hiện bằng cách tạo ra một luồng điện tích âm và dương bằng cách phân cực điện áp cao để ion hóa các điện tử tự do trong không khí. Các điện tích này sau đó sẽ kết hợp với các điện tích trái dấu trên bề mặt của vật liệu, từ đó loại bỏ tĩnh điện.

Một ví dụ cụ thể trong quá trình sản xuất, khi giấy cọ xát, cuộn, hoặc sấy khô, các ion tĩnh điện được tạo ra có thể gây hại cho các hệ thống máy in. Để đối phó với vấn đề này, người ta thường sử dụng thanh khử tĩnh điện được đặt ở các vị trí chiến lược, giúp trung hòa các ion này.

Hay trong công việc sơn, việc sử dụng quạt ion hoặc thanh khử tĩnh điện gần vùng phun sơn giúp loại bỏ các ion từ các hạt sơn. Điều này không chỉ giúp giữ cho sơn bám chắc lên bề mặt mục tiêu mà còn tạo ra một lớp sơn đẹp mắt và đồng đều hơn.

Tĩnh điện là hiện tượng không chỉ đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày mà còn ảnh hưởng sâu rộng đến quy trình sản xuất trong các ngành công nghiệp. Qua bài viết Bigmart vừa chia sẻ mong rằng bạn sẽ có cái nhìn tổng quan về hiện tượng tĩnh điện cũng như áp dụng các biện pháp phù hợp cho quy trình sản xuất của mình. Hãy tiếp tục theo dõi chúng tôi để khám phá thêm nhiều bài viết thú vị và hấp dẫn khác nữa nhé.