為什麼我們會被門把電到？物理專家授5招防靜電，再也不會被電到哀哀叫

這是我家兒子第一次身邊沒有父母或兄弟姊妹陪伴獨自搭火車長途旅行，今年11 歲的他要穿越德國去距離魯爾區有點遠的布蘭登堡（Brandenburg）貝斯科（Beeskow），找他搬到那裡的最好朋友。在他開始這趟冒險前，我們討論了可能碰到的危機，以及應該如何應對。

我們先從煩人的枕頭和帶電的頭髮開始說起。其實每個人的身體或其他物體都帶有正電荷和負電荷，但通常我們不會注意到這些，因為一般來說，正、負電荷所帶來的影響會相互抵消，所以我們會是中性的。由此可知，中性並不代表就沒有電荷，而是正、負電荷相互平衡，就像是個平衡的天平那樣。

你想像一下有個老商人在用的天平，兩邊是用來放砝碼的秤盤，不管兩個秤盤沒放任何東西，或是都放了5公斤的東西，其實都沒有關係，只要兩個秤盤裡的東西一樣重，秤就會是平衡的。只有在我們身上添加或移除了帶電粒子，我們體內的電荷才會被擾亂，平衡被破壞了，然後就一直沒完沒了。

帶負電荷的粒子（也就是電子）會在我們的身體上下移動，因為所有物質（包含我們的身體）都由原子組成，而原子有個帶正電荷的核，帶有負電荷的電子會在其周圍滋滋作響，電子的負電荷會與原子核的正電荷形成平衡（把它想像成天平的樣子）。

不過電子會比原子核更容易移動，所以當兒子的頭髮在火車上摩擦枕頭時，電子會從頭髮轉移到枕頭，導致現在頭髮上的電子太少了，但枕頭上的電子卻又太多。現在兩者皆帶了電，而枕頭是負電荷，因為它得到更多帶有負電荷的電子；兒子的頭髮帶正電荷，因為帶負電荷的電子轉移到枕頭上去了，現在頭髮上帶正電荷的原子核有點過多了。

為了替頭髮充電，必須要補給它負電荷，或者移走正電荷。這是本章後文介紹真正的高電壓（例如閃電）時，會再次出現的物理原理：電荷不會、真的不會以任何奇妙的方式出現或被製造出來。電荷就在那裡，只是重新分配。

摩擦是一種簡單的電荷轉移方式，早在約西元前600 年的古希臘，米利都的泰利斯（Thales of Miletus）就發現拿羊毛摩擦琥珀後，會吸引小東西。你可以自己試試看，例如向奶奶借一下她的琥珀項鍊並拿去摩擦一下毛衣，這樣琥珀就會吸引紙屑或乾燥香料。所以希臘文中「電」這個字，也能看到琥珀和電子的影子。有人說這是靜電的關係，但其實並不完全正確，因為其實只要摸一下就能讓電荷在物體間轉移，但是摩擦是非常強烈的接觸。

我們一整天會透過無數次的觸摸來獲得或釋放電子，不管是走路時、從椅子站起來時，或是用抹布擦桌子時，都會有這種狀況發生，誰都阻止不了，但也不會干擾到任何人。而就像電子會在我們毫無所覺時來到身上一樣，當我們觸摸物體時，它也會在我們不知不覺中離開。 （相關報導： 星球居然會有叫聲？NASA公開24個不為人知的超詭異音檔，陰森科幻聽了真的好毛 ｜ 更多文章 ）

只有我們把自己隔離的太徹底，導致獲得的電荷無法離開，它才會來煩我們。例如，當我們穿著運動鞋走過地毯，會獲得帶負電荷的電子，但運動鞋的橡膠鞋底不導電，導致我們沒有接地，無法將這種電荷釋放回地上，只能留在我們身上，等待機會好消耗殆盡。一旦我們接觸到導電良好的東西，它就會利用這個機會發生靜電放電，所以我們碰到門把時，才會像觸電一樣，碰到車門時，才會冒出小火花。

現在來談談驚人的高電壓。我們要能感覺到放電大概是電壓3500 伏特以上，不過在某些不利的狀況下，可能會出現更高的電壓，空氣乾燥時尤其如此，例如許多辦公室。

門把上的小觸電對人類來說是不危險，但很煩人。不過假設現在你處理的是小電子零件，例如你正在修手機，如果觸電火花在錯誤時刻跳到電子零件上，就算那能量只會讓你的手微微顫動，但很可能就會永遠毀了晶片上的極小型電路路徑。

或者當你開車去自助加油時，伸手拿油槍時，可能會擦一下油槍口。這時候是不會有什麼事的，就像門把一樣，你和油槍都有接地。當你在等油注滿油箱、先坐回車上再下車時，衣服不可能沒接觸到汽車坐椅。於是在你從汽車油箱拿起加油槍再擦一下時，大火瞬間引燃，火花點燃了汽油蒸氣。

幸好你的反應夠快，迅速逃離火焰。這類意外雖然不常出現，但遺憾的是真的會發生，而且常常被監視器錄下來，所以我們才能在這裡提供一些如何抵消靜電的提醒。

1. 故意放電

當你觸摸暖氣機或其他導電物體時，每次都會釋放一點點電荷，讓它不再累積，這樣你碰到門把時就不會出現靜電（或者你至少心裡有底，知道會出現靜電）。不過你要是一直去摸暖氣機，同事可能會有點不高興。

2. 空氣

如果濕度低於20%，人體電壓可能就會超過2萬伏特，這其實很高（儘管我說過，稍微觸電沒關係）。如果濕度高於65%，那麼可能就降到1,500 伏特以下。主要原因是濕度高的時候，所有東西的表面都會覆蓋一層很薄的薄膜，然後就可以讓電荷散去。

3. 買張織有金屬線的地毯

真的有這種地毯！有些製造商販售這種讓人免於觸電的地毯，但我們認識的人家裡都沒有。

4. 專門工具1

大家都知道網路上可以買到任何東西，包括防靜電的鑰匙圈，它看起來就像小手電筒，只是前面沒有燈，而是個金屬接觸點。在你伸手碰門把前，先把它放在門把上，這時可以從防靜電鑰匙圈專門設計的小透視窗裡，看到有小火花冒出來，然後你就可以安全的開門了。

5. 專門工具2：

如果你沒有買防靜電的鑰匙圈，就用鑰匙代替。鑰匙前端稍尖的部分就等同防靜電鑰匙圈上的金屬接觸點，可以讓電荷以受控的方式從你的身上轉移到手把上。

可惜的是，當靜電荷對我們在電視節目進行的大型實驗造成妨礙時，我們都沒有利用這些方法。我們在《問問老鼠》（Frag doch mal die Maus）這個節目工作的幾個月時間裡，搭建了一張3公尺長的桌子，上面的超長捲筒紙就像超市收銀機一樣一直跑不停，目的是為了知道一枝鉛筆可以寫幾公尺。

我們做好了錄影的一切準備，馬庫斯只是想去快速吃點東西，剛吃第一口，手機就響了，他的同事尼爾斯（Nils）打來說實驗沒辦法進行。我們瘋狂找尋問題出在哪，並注意到捲筒紙黏在桌子上，不會再移動分毫。顯然是靜電荷的問題，因為紙捲和桌子過度摩擦，所以現在一邊帶了太多正電荷，另一邊帶了太多負電荷，兩者強烈互相吸引，導致捲筒紙停止移動。為了解決這個狀況，我們不得不在紙和桌子中間放一個保護層。 （相關報導： 星球居然會有叫聲？NASA公開24個不為人知的超詭異音檔，陰森科幻聽了真的好毛 ｜ 更多文章 ）

我們小心翼翼地把紙撕下來，用手擦了擦桌子（後來我們知道之後碰門把時應該要更加小心，但還好什麼事也沒發生）。然後，我們用絕緣膠帶把桌子整個貼起來。當你身在演藝圈，可以用絕緣膠帶快速修好所有東西。膠帶的表面有點粗糙，所以不太會摩擦到。終於在錄影前幾分鐘，捲筒紙可以正常運行了。

為什麼在先前實驗和排演的過程中，都沒出現這種狀況呢？我們不知道確切原因，但有兩個假設：

1. 攝影棚裡的空氣比我們倉庫乾燥多了。

2. 桌子旁邊有道透明塑膠牆（畢竟現在新冠肺炎疫情嚴重，沒人應該要被感染）。這道牆上原本覆有防止被劃傷的薄膜，但錄影前不久被移除掉了。這反過來產生非常強烈的靜電，我們都可以聽到劈里啪啦的聲音。

攝影棚的空間裡可能有很多靜電荷，隨著捲筒紙落在桌子上。把絕緣膠帶黏在桌子上後，紙和桌子之間的摩擦力明顯降低，實驗進行的很順利（我們現在知道一枝鉛筆可以寫超過14 公里）。

作者介紹｜馬庫斯．韋伯（Marcus Weber）、茱蒂絲．韋伯（Judith Weber）

馬庫斯．韋伯

畢業於物理系。曾和自家公司「Physikanten & Co.」策劃過許多演示精采實驗的科學節目，包括《問問老鼠》、《德國最佳班級》等，會讓馬庫斯惱怒的物理學只有眼球水晶體失去彈性，害他得配戴老花眼鏡。

茱蒂絲．韋伯

畢業於新聞學系。她曾擔任德國《日報》（taz）的編輯，目前是多特蒙德工業大學（TU Dortmund）新聞研究所的研究員。她還為成人與兒童寫了許多以科學為主題的書，他們最討厭的物理現象，絕對是騎自行車時遇到的逆風。

本文經授權轉載自商周出版《神奇物理學：從重力到電流，日常中的科學現象原來是這麼回事！》 （相關報導： 星球居然會有叫聲？NASA公開24個不為人知的超詭異音檔，陰森科幻聽了真的好毛 ｜ 更多文章 ）

責任編輯／梁溶珈