我也深受这个问题的困扰。有时候干燥的季节隔个两三天不洗澡，就特别容易遭受静电电击。主要是对实验室里的金属外壳用电设备放电。
静电的主要特点是电压高，放电时间短。评论区的高分答案都已经解释了这个高压U（或者电势差）的来源。但其实放电过程带来的疼痛感却主要是来自于电流I，这个电流的作用时间极短因为电荷量Q不大，不像那种含有稳定高压电源形成的闭合回路，比如一手拉火线一手拉零线（那种是有可能电死人的）。
如何防止？个人觉得最好的办法还是增大接触面积，比如我有时候摸仪器之前，会刻意把手掌打开。至于其中原理，我认为可以把空气等效为一个电容C，接触面积S越大，这个电容容值C越大，（可以参考静电场电容的公式）这样会使得同等量的电荷Q形成的电压U越低，同时动态放电的速度du/dt也变慢，形成的动态电流i自然就被限制在人体不会感到疼痛的范围下。
专业关系，不是特别了解高压情况下电容放电模型。只是描述了个人的理解，欢迎指正。
可以用放电现象来解释，带点云与避雷针之间本来是绝缘体空气，但是由于电压巨大，将空气电解，产生瞬间强大的电流，此时空气被击穿。如果你电压足够把包好的绝缘体击穿，理论上可以产生电流烧掉电线。当然，这和你的绝缘体材质有很大关系。
