Nguyên nhân của các hiện tượng trên là do sự nhiễm điện, tạo thành các tia lửa điện đồng thời các tia lửa điện này làm ion hoá không khí xung quanh và phát ra tiếng nổ lách tách.

Quả cầu này mang điện tích âm, nên nó đang thừa electron.

Số electron thừa: $n=\left|\frac{-{\mathrm{3,2.10}}^{-7}}{{\mathrm{1,6.10}}^{-19}}\right|={2.10}^{12}$ (electron).

- Giải thích chung cho cả hai hiện tượng trên: đây chính là hiện tượng tĩnh điện và chúng không gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Tĩnh điện là hiện tượng xảy ra do mất cân bằng điện tích trên bề mặt của một vật liệu. 

- Khi hai vật liệu tiếp xúc nhau, điện tích sẽ chuyển từ vật này sang vật kia, dẫn tới sự dư thừa điện tích dương trên một vật, và thừa điện tích âm ở vật còn lại.

- Con người có thể cảm nhận thấy sự mất cân bằng điện tích trong lúc mặc hoặc co kéo quần áo, chải đầu bằng lược nhựa, hoặc một số hành động cọ xát khác.

- Cơ thể người còn là một bộ máy điện hóa rất đặc biệt, nên có thể tạo ra một lượng điện năng siêu nhỏ, đủ gây cảm giác hơi tê tê khi vô tình ma sát với một vật nào đó.

a. Khi bạn vô tình chạm vào tay nắm cửa bằng kim loại, điện tích âm trên cơ thể sẽ tiếp tục tăng lên cho đến khi đủ sản sinh ra lượng điện yếu cho phép tích điện giữa bàn tay và tay nắm cửa đột ngột lóe tia lửa, cảm giác hơi tê tay.

b. Khi chạm tay vào vỏ kim loại của máy tính đang hoạt động thì sẽ xảy ra dự di chuyển điện tích tức thì, gây ra sự mất cân bằng điện tích dẫn đến hiện tượng phóng các tia lửa điện, gây tê tay.

Công nghệ sơn tĩnh điện trong tiếng anh có tên là Electro Static Power Coating Technology. Nó được xem là công nghệ hiện đại nhất hiện nay, được phát minh vào đầu thập niên những năm 1950 bởi tiến sỹ Erwin. Qua nhiều lần cải tiến bởi các nhà khoa học, nhà sản xuất và chế tạo thiết bị, đã giúp cho công nghệ sơn tĩnh điện ngày một tối ưu hơn giúp cho chất lượng sản phẩm và giá thành tốt hơn rất nhiều.

Hai dạng sơn tĩnh điện:

- Sơn tĩnh điện dạng khô (sơn bột): Là dạng phun bột trực tiếp không pha. Được ứng dụng sơn cho các sản phẩm bằng kim loại: sắt thép, nhôm, inox...

- Sơn tĩnh điện dạng ướt (sử dụng dung môi): Là dạng pha bột với dung môi hoặc nước. Được ứng dụng sơn cho các sản phẩm bằng kim loại, nhựa, gỗ,...

Hiện nay, chất liệu sơn tĩnh điện dạng bột được sử dụng phần lớn bởi tính hiệu quả mà hệ thống phun bột mang lại, nó cao hơn nhiều so với phun sơn dạng dung môi hoặc dạng nước. Sau khi phun, lượng bột không bám vào chi tiết sẽ được thu hồi và tái sử dụng lại lên đến trên 90%. So với các kỹ thuật phun sơn dạng ướt thì dạng bột có độ phủ lớn hơn. Lý do bởi vì dạng bột có thể phủ lên tất cả các góc cạnh và bề mặt của chi tiết mà chúng không thể trực diện với súng phun được.

TÌM HIỂU VỀ SƠN TĨNH ĐIỆN

Sơn tĩnh điện là một dạng vật liệu phủ được làm bằng một hợp chất hữu dạng bột được gia nhiệt, hay còn gọi là nhựa nhiệt dẻo. Sở dĩ được gọi tên là sơn tĩnh điện vì nó sử dụng phương pháp tích điện cho bột sơn nhằm tạo liên kết ion với chi tiết cần phủ. Sơn tĩnh điện còn được gọi là sơn khô vì tính chất phủ ở dạng bột, khi sử dụng bột sơn sẽ được tích một điện tích dương (+) và được đưa qua thiết bị được gọi là súng sơn tĩnh điện, đồng thời vật liệu cần sơn cũng sẽ được tích một điện tích âm (-) nhằm hình thành một lực hút tĩnh điện giữa hai ion trái dấu, hay còn gọi là liên kết ion. Do đây là một dạng liên kết ion nên bột sơn sẽ có độ bám dính rất tốt và bền.

Thành phần công thức của bột sơn sử dụng cho công nghệ sơn tĩnh điện bao gồm: Hợp chất polymer hữu cơ (Organic Polymer), curatives, bột màu, chất làm đều màu, và các chất phụ gia khác. Tất cả được trộn lại với nhau và được làm nóng chảy tạo để thành hỗn hợp đồng nhất, sau đó được làm nguội và nghiền thành dạng bột mịn, được gọi là bột sơn tĩnh điện.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN

Sơn tĩnh điện được phủ lên trên bề mặt vật liệu bằng một loại súng phun sơn đặc biệt. Khi bột sơn tĩnh điện đi qua súng phun tĩnh điện sẽ được đun nóng và tích điện dương (+) tại đầu kim phun, sau đó đi qua kim phun và di chuyển theo điện trường để đến vật liệu sơn đã tích điện âm (-). Lúc này nhờ vào lực hút giữa các ion điện tích, bột sơn từ từ bám vào quanh vật liệu sơn. Phương pháp này giúp cho bột sơn được rải đều quanh vật liệu, và có thể di chuyển vào hầu hết các bề mặt bị khuất.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ phun sơn tĩnh điện

Nhìn chung, công nghệ phun sơn tĩnh điện khá là đơn giản, trong đó thiết bị chính là một súng phun tĩnh điện cùng với bộ điều khiển tự động. Bên cạnh đó là các thiết bị hỗ trợ khác như buồng phun sơn, thiết bị thu hồi bột sơn, buồng hấp bằng tia hồng ngoại (giúp điều chỉnh nhiệt độ và thời gian tắt mở). Các thiết bị hỗ trợ phun sơn như máy nén khí, hệ thống trước khi sơn như máy tách ẩm khí nén, các bồn chứa hóa chất bằng composite nhằm giúp cho xử lý bề mặt vật liệu trước khi sơn. 

Trong quá trình sơn tĩnh điện, vật liệu phủ cần được làm nóng ở nhiệt độ cao nhằm tránh cho bột sơn bị khô trước khi tiếp xúc tới vật liệu phủ. Do đó, bạn sẽ thấy nó chỉ thường áp dụng cho những vật phẩm bằng kim loại hoặc những vật có khả năng chịu được nhiệt độ cao. Quá trình làm nóng này tiêu tốn khá nhiều thời gian và công sức, nên để tối ưu cho sản xuất thì các mẻ sơn sẽ có đồng nhất một màu.

QUY TRÌNH PHUN SƠN TĨNH ĐIỆN

+ Bước 1: Chuẩn bị/xử lý bề mặt trước khi sơn.

+ Bước 2: Phun sơn tĩnh điện.

+ Bước 3: Sấy sơn.

+ Bước 4: Kiểm tra, đóng gói sản phẩm.

Các cặp lực ${\overrightarrow{F}}_{12}$ và ${\overrightarrow{F}}_{21}$ không phải các cặp lực cân bằng vì chúng tuy cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn nhưng lại đặt vào hai vật khác nhau. Cặp lực ${\overrightarrow{F}}_{12}$ và ${\overrightarrow{F}}_{21}$ là cặp lực trực đối.

Vì trong nguyên tử còn có hạt nhân mang điện tích dương, lực tương tác tĩnh điện giữa hạt nhân và electron đủ lớn để giữ cho electron không bị bay ra khỏi mẩu sắt.

Hai vật nhỏ tích điện cùng dấu, chúng sẽ đẩy nhau. Khi chúng được giữ ở vị trí ban đầu rất gần nhau, sau đó được thả tự do thì chúng sẽ chuyển động về hai hướng ngược nhau, trên cùng một phương (đường nối đi qua tâm của hai vật nhỏ).

- Lực giữ cho electron chuyển động tròn quanh hạt nhân là lực tương tác tĩnh điện giữa proton và electron, lực này là lực hút của proton đặt lên electron và nó đóng vai trò là lực hướng tâm.

- Phương của lực có phương bán kính (đường nối của proton và electron, chiều hướng vào tâm quỹ đạo.

Dựa vào độ dài các đoạn thẳng ta thấy tam giác ABC là tam giác vuông tại A.

Độ lớn các lực tương tác tĩnh điện tác dụng lên điện tích điểm đặt tại C là:

$F_{13}=k\frac{\left|q_1{q}_3\right|}{A{C}^2}={9.10}^9.\frac{\left|{6.10}^{-6}{\mathrm{.3.10}}^{-6}\right|}{{\mathrm{0,04}}^2}=\mathrm{101,25}N$

$F_{23}=k\frac{\left|q_2{q}_3\right|}{B{C}^2}={9.10}^9.\frac{\left|\left(-{6.10}^{-6}\right){\mathrm{.3.10}}^{-6}\right|}{{\mathrm{0,05}}^2}=\mathrm{64,8}N$

$\cos \widehat{ACB}=\frac{AC}{BC}=\frac{4}{5}\Rightarrow \widehat{ACB}=\arccos \frac{4}{5}$

Độ lớn lực tổng hợp: $F_3^2=F_{13}^2+F_{23}^2+2F_{13}.F_{23}.\cos \left({180}^0-\widehat{ACB}\right)$

Thay số ta được: $F_3\approx \mathrm{62,9}N$

Khi cọ xát, electron từ thanh thuỷ tinh di chuyển sang mảnh lụa, khi đó mảnh lụa thừa electron nên nhiễm điện âm, thanh thuỷ tinh thiếu electron nên nhiễm điện dương.

Số electron bứt ra: $n=\frac{{13.10}^{-9}}{{\mathrm{1,6.10}}^{-19}}={\mathrm{8,125.10}}^{10}\left(electron\right)$

Lực tương tác tĩnh điện của phân tử DNA:

$F=k\frac{\left|q_1{q}_2\right|}{\epsilon r^2}={9.10}^9.\frac{\left|\left(-{\mathrm{1,6.10}}^{-19}\right){\mathrm{.1,6.10}}^{-19}\right|}{81.{\left({\mathrm{0,459.10}}^{-6}\right)}^2}={\mathrm{1,35.10}}^{-17}N$

Phân tử bị nén 1% sau khi bị tích điện tương đương như độ biến dạng của lò xo:

$\Delta \mathcal{l}={\mathrm{0,459.10}}^{-6}.1\%={\mathrm{4,59.10}}^{-9}m$

Lực tương tác tĩnh điện có độ lớn bằng với lực đàn hồi, nên:

Độ cứng của phân tử là: $k=\frac{F}{\Delta \mathcal{l}}=\frac{{\mathrm{1,35.10}}^{-17}}{{\mathrm{4,59.10}}^{-9}}={\mathrm{2,9.10}}^{-9}N/m$

a) Lực tương tác giữa hai quả cầu:

$F=k\frac{\left|q_1{q}_2\right|}{r^2}={9.10}^9\frac{\left|\left(-{\mathrm{3,2.10}}^{-7}\right){\mathrm{.2,4.10}}^{-7}\right|}{{\mathrm{0,12}}^2}=\mathrm{0,048}N$

b) Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau, điện tích mỗi quả cầu sau khi được tách nhau ra là: $q_1^{\text{'}}=q_2^{\text{'}}=\frac{q_1+q_2}{2}=-{4.10}^{-8}C$

Lực tương tác giữa hai quả cầu:

$F=k\frac{\left|q_1^{\text{'}}{q}_2^{\text{'}}\right|}{r^2}={9.10}^9\frac{\left|{\left(-{4.10}^{-8}\right)}^2\right|}{{\mathrm{0,12}}^2}=\mathrm{0,001}N$