ไฟฟ้าสถิตคืออะไรและเกิดขึ้นได้อย่างไร

ไฟฟ้าสถิต (Static electricity หรือ Electrostatic Charges)
เป็นปรากฏการณ์ที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุ
มีไม่เท่ากันปกติจะแสดงในรูปการดึงดูด,การผลักกันและเกิดประกายไฟ
ประจุไฟฟ้า (Charge)
ประจุไฟฟ้าเป็นปริมาณทางไฟฟ้าปริมาณหนึ่งที่กำหนดขึ้นธรรมชาติ ของสสารจะประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ ที่มีลักษณะและ มีสมบัติเหมือนกันที่เรียกว่า อะตอม(atom)ภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน3ชนิดได้แก่ โปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron) และ อิเล็กตรอน (electron)โดยที่โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกกับนิวตรอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้ารวมกันอยู่เป็นแกนกลางเรียกว่านิวเคลียส (nucleus) ส่วนอิเล็กตรอน มี ประจุ ไฟฟ้าลบ จะอยู่รอบๆนิวเคลียส
ตามปกติวัตถุจะมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า กล่าวคือจะมีประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบ เท่ากัน เนื่องจากในแต่ละอะตอมจะมีจำนวนอนุภาคโปรตอนและอนุภาคอิเล็กตรอนเท่ากัน เป็นไปตามกฏการอนุรักษ์ประจุ ( Law of Conservation of Charge ) เมื่อนำวัตถุสองชนิดมาถูกันจะเกิดการถ่ายเทประจุระหว่างวัตถุทั้งสองชนิดทำให้วัตถุหนึ่งมีปริมาณประจุบวกมากกว่าประจุลบ จึงมีประจุสุทธิเป็นบวก และวัตถุอีกอันหนึ่งมีปริมาณ ประจุลบมากกว่าประจุบวก จึงมีประจุสุทธิเป็นลบ เราสามารถวัดค่าไฟฟ้าสถิตได้โดยใช้ Static Field Meter โดยหน่วยที่วัดคือ โวลท์
การเกิดไฟฟ้าสถิต
การที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากันทำให้เกิดแรงดึงดูดเมื่อวัตถุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุต่างชนิดกันหรือเกิดแรงผลักกัน เมื่อวัสดุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุชนิดเดียวกันเราสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตโดยการนำผิวสัมผัสของวัสดุ 2 ชิ้นมาขัดสีกัน พลังงานที่เกิดจากการขัดสีกันทำให้ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุจะเกิดการแลกเปลี่ยนกัน โดยจะเกิดกับวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ฉนวน ตัวอย่างเช่น ยาง,พลาสติก และแก้ว สำหรับวัสดุประเภทที่นำไฟฟ้านั้น โอกาสเกิดปรากฏการณ์ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุไม่เท่ากันนั้นยาก แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้
การถ่ายเทประจุไฟฟ้า (Electrostatic Discharge)
คือการถ่ายเทประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุ 2 ชนิดไม่เท่ากัน
ตัวอย่างการเกิดไฟฟ้าสถิตและการถ่ายเทประจุไฟฟ้า
เมื่อเราใส่รองเท้าหนังแล้วเดินไปบนพื้นที่ปูด้วยขนสัตว์หรือพรม เมื่อเดินไปจับลูกบิดประตูจะมีความรู้สึกว่าถูกไฟช๊อต ที่เป็นเช่นนี้สามารถอธิบายได้ว่า เกิดประจุไฟฟ้าขึ้นจากการขัดสีของวัตถุ 2 ชนิด วัตถุใดสูญเสียอิเล็คตรอนไปจะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ส่วนวัตถุใดได้รับอิเล็คตรอนมาจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ซึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุที่มาขัดสีกัน ร่างกายของคนเราเป็นตัวกลางทางไฟฟ้าที่ดี เมื่อเราเดินผ่านพื้นที่ปูด้วยขนสัตว์หรือพรม รองเท้าหนังของเราจะขัดสีกับพื้นขนสัตว์หรือพรม ทำให้อิเล็คตรอนถ่ายเทจากรองเท้าหนังไปยังพื้นพรม เมื่อเราเดินไปเรื่อย ๆ อิเล็คตรอนจะถ่ายเทจากรองเท้าไปยังพื้นมากขึ้น จึงทำให้เรามีประจุไฟฟ้าเป็นบวกกระจายอยู่เต็มตัวเรา เมื่อเราไปจับลูกบิดประตู ซึ่งเป็นโลหะจะทำให้อิเล็คตรอนจากประตูถ่ายเทมายังตัวเรา ทำให้เรารู้สึกว่าคล้าย ๆ ถูกไฟช๊อต ในลักษณะเดียวกันถ้าเราใส่รองเท้ายาง รองเท้ายางจะรับอิเล็คตรอนจากผ้าขนสัตว์หรือพรมจะทำให้เรามีประจุไฟฟ้าเป็นลบ เมื่อเราเข้าไปใกล้และจะจับลูกบิดประตู จะทำให้อิเล็คตรอนถ่ายเทจากเราไปยังลูกบิดประตู เราจะมีความรู้สึกว่าคล้าย ๆ ถูกไฟช๊อต
ทำไมไฟฟ้าสถิตถึงเป็นปัญหา
ในสภาพแวดล้อมในการทำงานของเรา ไฟฟ้าสถิตเป็นสิ่งที่เราต้องให้ความสนใจ นอกจากไฟฟ้าสถิตจะมีผลต่อคน เมื่อไปสัมผัสกับวัสดุประเภทตัวนำแล้ว ทำให้รู้สึกสะดุ้งเหมือนถูกไฟช็อตแล้ว ไฟฟ้าสถิตยังส่งผลต่อกระบวนการในการผลิตด้วย
ปัจจุบันชิ้นงานอิเลคทรอนิคส์นับวันจะมีขนาดเล็กลง และความสามารถที่เร็วขึ้น การมีวงจรไฟฟ้ามากมายในขนาดของชิ้นงานที่เล็กลง ส่งผลให้ชิ้นงานยิ่งไวต่อไฟฟ้าสถิตมาก ส่วนงานที่เล็กลงส่งผลให้ชิ้นงานยิ่ง ไฟฟ้าสถิตจะถูกส่งจากคนงานในสายการผลิต เครื่องมือ และอุปกรณ์อื่นๆ ไปยังชิ้นงานอิเล็คทรอนิคส์ ซึ่งมีผลทำให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของชิ้นงานเหล่านั้นเปลี่ยนไป อาจจะเป็นการลดคุณภาพลงหรือทำลายชิ้นงาน มีการศึกษาและพบว่ากว่า 50% ของชิ้นงานที่เสียหายล้วนมีผลมาจากไฟฟ้าสถิต
ข้อควรปฏิบัติเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิต
เพื่อควบคุมไฟฟ้าสถิต มีแนวทางในการปฏิบัติดังนี้
1. ออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ชิ้นส่วนอิเล็คทรอนิคส์/เครื่องมืออิเล็คทรอนิคส์
ให้ต่อไฟฟ้าสถิต เท่าที่เป็นไปได้
2. ลดหรือขจัดเหตุในการเกิดไฟฟ้าสถิต มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา เช่น
-พื้น / วัสดปูพื้น
– ความชื้นของอากาศในห้อง
– เก้าอี้
– รองเท้า
– ชุดที่สวมใส่
– วิธีทำความสะอาด
3.สลายไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้น
วิธีการนี้คือการต่อสายดิน (Grounding) เป็นการถ่ายเทประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นให้มีศักดิ์เป็นศูนย์ (0) เท่ากับพื้นดิน เราสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเรื่องไฟฟ้าสถิตได้โดยการให้พนักงานในสายการผลิตใช้ สายรัดข้อมือ (WristStrap)การใช้กระเบื้องยางปูพื้นชนิด StataicDissipative PVC หรือStatic Conductive PVC