静電気について

質問

ここに電圧が数万ボルトのバッテリーがあるとします。
このバッテリーは何にも接続され折らず。回路をなしていません。

このバッテリーの両極はよく帯電した下敷きのように、紙くず等を
近づけると、それらを引き寄せたり、あるいは退けたりするのでしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.9

sekisei · ベストアンサー

電池と電気集塵機は機構が違うと思います。

電気集塵機は静電気を発生させてちりを集めます。
たとえばバンデグラフのような仕組みで電極に電荷を集めます。
バッテリーとは機構がちがうため成り立っています。

また、バッテリーの放電は主にバッテリー内部の電気化学的反応が進んでしまうことによって起こります。
http://www.asahip.co.jp/parts/battery/electric_discharge.html
ただ、大気への放電が全く無いという意味ではなく影響は小さいと思われます。

無論私も高電圧のバッテリーの想定は考慮して回答しました。
厳密に全くチリを引き寄せる力はないことはないでしょう。
もし、数万ボルトのバッテリーと静電気が同じなら高圧送電線には静電気と同じ程度のチリなどが付着することになります。
鳥なども電線にとまれば毛が逆立つことになります。

静電気がチリを吸い寄せるのはクーロン力だと思います。
つまり電荷と電荷が引き合う力です。
電圧ではないと思います。

お礼

お返事ありがとうございます。
電池由来の電圧では、電気集塵機はできないということなのでしょうか？
また新たな疑問が・・・
ありがとうございます。　ああ好奇心はと止まらない。

回答No.12

mayan99

No11さんへ
<どのような機構で集塵しているか原理で構わないので教えてもらえますか？

ます、直流の高圧電圧を発生する回路がある。
極性は分からないが、一方の極（仮に+とする）を針金状の線に通電し付近のホコリを＋に帯電させる。
＋に帯電したホコリを－極で吸着するという簡単な構造です。

そもそも電圧というのは電荷のことだと認識しておりますがちがうんでしょうか？

なお、電池の放電については、私の認識が甘かったようです。

お礼

お返事ありがとうございます。
電気集塵機の原理ありがとうございます。

ＰＳ
私も質問するくらいですから、まったく詳しくないのですが、
＞そもそも電圧というのは電荷のことだと認識しておりますがちがうんでしょうか？
電位差をＶ　電荷をＱ　Ｃは静電容量とすると
で　Ｑ＝ＣＶの関係があったと思います。　
参考まで。

回答No.11

sekisei

＞いえ電気集塵機は静電気ではありません。
＞連続的に高電圧を送電しています。高電圧のバッテリーで送電するのと根本的に同じです。
便乗質問ですが。
どのような機構で集塵しているか原理で構わないので教えてもらえますか？

お礼

お返事ありがとうございます。

回答No.10

mayan99

#9さんへ
>電気集塵機は静電気を発生させてちりを集めます

いえ電気集塵機は静電気ではありません。
連続的に高電圧を送電しています。高電圧のバッテリーで送電するのと根本的に同じです。

あと高圧電線は交流です。
直流ではありません。

お礼

電気集塵機の集塵板にかかっている電圧とバンデグラフにかかる電圧は
なにか質的な違いがあるのでしょうか？

ありがとうございます。　ああ疑問が疑問を生んでゆく・・・

回答No.8

mayan99

>かえって真空にすると電子が飛びやすくなって放電するような気がします。まあ、極めて湿度の高い空気中におくよりはましかもしれませんが、真空中より乾いた空気中の方がましなような気がします。

＃７様へ
＋－の両方とも同じ真空容器に入れれば当然電極間同士で放電しますが、別々に真空にするという意味です。
説明不足でした。

お礼

お返事ありがとうございます。

回答No.7

leo-ultra

＃４さま
>空気層を何らかの方法で無くす方法（真空容器に入れるとか）で放電を抑制することは可能かと思います。

かえって真空にすると電子が飛びやすくなって放電するような気がします。まあ、極めて湿度の高い空気中におくよりはましかもしれませんが、真空中より乾いた空気中の方がましなような気がします。

高電圧がかかる装置で放電が起こらなくする方法として、真空中ではなく、大気圧の絶縁性のガス（たとえばSF6、６フッ化硫黄ガス）中に入れることをよくします。

この種のガスは空気よりも電気絶縁性がいいです。たぶん、空気よりもイオン化がされにくいのだと思います。

お礼

お返事ありがとうございます。
＞高電圧がかかる装置で放電が起こらなくする方法として、真空中ではなく、大気圧の絶縁性のガス（たとえばSF6、６フッ化硫黄ガス）中に入れることをよくします。

へぇ～そうなんですか、勉強になりました。

回答No.6

mayan99

No5さんに反論です。

現実に存在するかは別として、質問者の想定は数万ボルトの電池なんですよ。
紙くずを引き寄せるだけの力があるかは別として、小さいほこりでしたら十分引き付ける力があるはずです。
引き寄せる力が無いとしたら、空気清浄器などの電気集塵機は成り立たないことになります。

バッテリーや乾電池は放っておいても自然に放電して容量が減少します。
これは電池の＋から－に電気が流れるわけではなく大気に放電されるからです。
No.1さんの答えにある空気の分子がイオン化されるからですね。
力は弱くても電池でも、電荷があることになります。

あと、No1の説明の中で放電は電子が飛ばないとありますが、雷を代表とする火花状の放電は電子が飛びます。

お礼

お返事ありがとうございます。
電気集塵機は確かに埃を取りますね。
電池は確かに古くなると電力がなくなるような気がします。

回答No.5

sekisei

自信がないのですが・・・。

静電気とバッテリーの電圧とは性質が違うと思います。

静電気とはモノに電荷が溜まることで周辺に電界を生じさせます。
これに対してバッテリーの場合基本的には両極に電荷はほとんど溜まっていません。
コンデンサーをイメージしてもらうと良いかもしれません。
コンデンサーの極板にある電圧を掛けたとき、その極板間距離が狭いほど電荷が溜まります。
これと同じでバッテリーの極にも極間距離に応じて電圧が溜まっているでしょうが、一般的には距離がかなり離れていますし、誘電体は大気ですからかなり電荷が溜まりにくい条件となっています。

結局その違いで現実的にはバッテリーの極には紙くずなどを引きつける力はほとんど無いと思います。

お礼

お返事ありがとうございます。
つまり、電極の位置によっては紙くずを引き寄せると考えられると
言うことでしょうか？
ありがとうございます。

回答No.4

mayan99

No1です
補足ですが
湿度が高いと放電が促進されます。（水分子が多いから）
湿度が低いと放電が少なくなります。

静電気の場合は、湿度が高いと放電されるので、高い電圧にならないから、一見静電気が起きにくくなります。
湿度が低いと、放電しにくいので高電圧になり、静電気に悩まされることになります。

空気層を何らかの方法で無くす方法（真空容器に入れるとか）で放電を抑制することは可能かと思います。
※放電を少なくすることはできるがゼロには出来ないと思います。
電圧が高いほど電荷の影響は大きくなります。

お礼

お返事ありがとうございます。
空気の状態により、放電のしやすさが変わるようですね。
ありがとうございます。

回答No.3

mayan99

No1です
下敷きについてはNo2さんのお答えのとおりです。
素人考えですので正しいかどうかは分かりませんが・・・

放電を促進するには、線や突起物（針状）を電極に付けれることになります。
よって、放電を抑制するには逆のことをすれば良いと思います。
絶縁物で覆うのは効果があると思います。
しかし、絶縁物でも電荷はありますので、電極（＋とする）表面側には（－）の電荷が引き寄せられ、絶縁物の反対側表面は（＋）になると思います。
電圧によると思いますが、絶縁物で覆ってもホコリは引き寄せると思います。

お礼

回答ありがとうございます。
絶縁物でも覆っても埃は引き寄せるのですね。
再度のお返事ありがとうございます。

回答No.2

ht1914

下敷きをセーターでこすって帯電させるのはよくやります。この電圧がいくらぐらいであるか知っていますか。冬の夜、セーターを脱ぐときにバリバリと音がするときがあります。暗闇で見ると放電しているのが見えることがあります。これも摩擦電気です。
空気中で放電を起こすのに必要な電圧はおおよそ１ｃｍにつき１万Ｖぐらいだと言われています。誘導コイルという装置で放電させる場合両極が１ｃｍ離れていると１万Vぐらい必要だということです。１ｍｍだと千Ｖぐらいです。１０ｃｍだと１０万Ｖということになります。
放電は電子が飛ぶのではなく空気の分子がイオン化されるとことによって起こります。
参考になりますか。

お礼

アドバイスありがとうございます。

補足

＞放電は電子が飛ぶのではなく空気の分子がイオン化されるとことによって起こります。

そうなんですか？　勉強になりましたありがとうございます。

ところで、ht1914様はこのバッテリーの両極は静電気を帯びた下敷きの様に
埃を吸い付けると思いますか？　吸い付けるとしたら放電しているから
吸い付けるのしょうか？　
よろしくお願いします。