Đi thảm len, chạm tay nắm cửa: tách — đau nhói, có khi thấy cả tia lửa. Con số đằng sau cú tách ấy gây sốc hơn chính nó: bạn vừa phóng điện ở hàng chục nghìn vôn, gấp gần trăm lần ổ cắm 220 V từng được dặn là chết người. Sao bạn còn đứng đây đọc bài?
Chiếc vôn kế miễn phí dài một tia lửa
Không khí là chất cách điện có giới hạn: quá ~30 kV mỗi xăng-ti-mét, electron bị xé khỏi phân tử, không khí “thủng” thành kênh dẫn — tia lửa. Luật ấy biến mọi tia lửa thành vôn kế: thấy tia 1 mm là biết mình mang ~3 kV; ngày hanh khô cởi áo len nghe lách tách và thấy sáng trong bóng tối là các cú 5–15 kV. (Cùng thước đo ấy đo được sét: kênh phóng dài hàng kilômét đòi hàng trăm triệu vôn — không khí ẩm và điện trường méo hạ ngưỡng xuống, nhưng bậc đại lượng đúng như vậy.)
Vậy sao 15 kV không giết bạn mà 220 V thì có thể? Vì vôn chưa bao giờ là thứ giết người — nó chỉ là “độ cao của thác nước”. Thứ nguy hiểm là năng lượng trút xuống và dòng chảy duy trì. Cơ thể tích điện là chiếc tụ ~150 pF — tí hon. Nạp nó tới 15 kV: E = ½CV² = 17 mJ. So sánh cho vui: máy khử rung tim cần ~200 J để can thiệp vào tim — cú giật tay nắm cửa nhỏ hơn một vạn lần, và xả sạch trong nano-giây, không có nguồn nào bơm tiếp. Ổ cắm 220 V “hiền” hơn 68 lần về vôn nhưng đứng sau nó là cả lưới điện: dòng chục mili-ampe chảy liên tục qua lồng ngực mới là kịch bản chết người. Quy tắc bỏ túi: tĩnh điện — vôn to, jun bé, một phát rồi thôi; điện lưới — vôn bé, jun vô hạn, không buông.
Cùng logic ấy giải oan cho quả cầu plasma và máy Van de Graaff trong bảo tàng khoa học: sờ vào, tóc dựng đứng ở 200–400 kV — vẫn chỉ là màn trình diễn mili-jun. Và giải thích luôn cú giật chỉ đau mà ngành công nghiệp sợ chết khiếp: 17 mJ không hại người nhưng thừa để nướng một con chip (linh kiện bán dẫn chết từ mức phần nghìn mJ) — vì thế công nhân lắp ráp điện tử đeo vòng tay nối đất, còn xe bồn xăng kéo lê dây xích: một tia lửa vô hại với da người là quá đủ để mồi hơi xăng.
Trường hợp biên: vì sao chỉ mùa hanh mới bị giật
Câu hỏi còn lại: điện tích ở đâu ra và sao có mùa? Cọ xát hai vật liệu khác nhau (đế giày với thảm len) là vài phần tỉ electron đổi chủ — hiệu ứng ma sát điện. Chuyện xảy ra quanh năm; khác nhau ở đường rò: không khí ẩm phủ lên mọi bề mặt một màng nước mỏng dẫn điện yếu, điện tích vừa gom đã rò rỉ về đất êm ái. Mùa hanh (hay phòng máy lạnh khô), màng nước biến mất — cơ thể thành tụ điện cách ly tốt, gom đủ chục kV chỉ sau chục bước chân, đợi tay nắm cửa đầu tiên. Muốn hết bị giật không cần hết đi thảm: chạm tay nắm bằng chìa khoá kim loại trước — tia lửa vẫn phóng, nhưng qua đầu chìa thay vì qua đầu dây thần kinh dày đặc ở ngón tay; hoặc tăng độ ẩm phòng lên. Cú tách mùa đông, rốt cuộc, là một bài kiểm tra nhỏ về điểm sương — trượt bài ấy thì làm lại bằng đầu ngón tay.