真空中に飛び出す電子はどこへ行く

質問

真空で電圧を掛けるとマイナス極から電子が飛び出します。その電子はまっすぐ飛ぶので、電子に当たらない位置にプラス極を置きます。
すると、プラス極は電子が当たらないのでどんどん電子が無くなっていくんでしょうか？
また、マイナス極から出た電子は絶縁体である壁に衝突して壁に電子がどんどんたまっていくんでしょうか？
もし、プラス極から電子が供給されなければマイナス極から出ている電子もいつか無くなるなんてことはないですか？

回答No.2

sanori · ベストアンサー

こんにちは。

＞＞＞真空で電圧を掛けるとマイナス極から電子が飛び出します。その電子はまっすぐ飛ぶので、電子に当たらない位置にプラス極を置きます。
＞＞＞すると、プラス極は電子が当たらないのでどんどん電子が無くなっていくんでしょうか？

なくなりはしませんが、どっか飛んでっちゃいますね。

＞＞＞また、マイナス極から出た電子は絶縁体である壁に衝突して壁に電子がどんどんたまっていくんでしょうか？

たまりますよ。そして、壁はマイナスに帯電します。

＞＞＞もし、プラス極から電子が供給されなければマイナス極から出ている電子もいつか無くなるなんてことはないですか？

プラス側とマイナス側を閉回路としてつないでいないと、マイナス極がプラスに帯電していきますから、いつかは電子が出なくなります。

これって、そんなに難しい話ではないです。

あと、身の回りにある電気製品には大概、半導体ＩＣが入ってますが、ＩＣの製造工程の中ではシリコンにプラスイオンのビームを当てる工程が何回かあります。
そのとき、シリコンが帯電するとまずいので、電子も同時に打ち込むということをします。
つまり、電子を打ち込まないとシリコンはプラスに帯電するということです。

お礼

そうするとブラウン管テレビも画面に電子がたまってくと思いますが、画面に触っも感電しないのが不思議です。

回答No.6

tadys

クルックス管では電子が衝突するガラス面には電極が無いですよね。
ガラスは絶縁体と言われていますが、わずかではありますが電気が流れます。
管面に衝突した電子はガラス面を伝わってプラス電極に到達します。

それでは宇宙のように電子が衝突する相手が無い場合にはどうなるでしょう。
この場合、電子だけを出し続けるわけにはいきません。
電子を出すだけですとマイナス電極はだんだんプラスに帯電していきます。
そのプラス電圧は飛びだした電子を引き戻すのに十分なだけの強さになってしまいます。

小惑星探査で有名になったはやぶさのイオンエンジンですが、
このエンジンではキセノンをプラスイオンにしたものを放出します。
ただし、プラスイオンだけを放出し続けるわけにはいかないので中和器で電子を放出する事でプラスとマイナスをキャンセルするようにしています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%B3%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3
http://www.jaxa.jp/article/special/hayabusareturn/kuninaka01_j.html

回答No.5

noname#175206

>そうするとブラウン管テレビも画面に電子がたまってくと思いますが、画面に触っも感電しないのが不思議です。

　他の方のお礼の横レスになりますが。

　いいですね、的確に抱かれた疑問を解消しつつある方向です。普通は、電子はプラス極に引かれる、ということはよろしいでしょうか（一応、それが基本）。
　では、そうでない場合は、ということですね。

　LCDが主流になって悩まされなくなりましたが、ブラウン管は使っていると画面に埃がどんどんたまっていきますね。あれ、電子がたまって静電気を帯びたからです。触って感電のショックを感じないまでも、電気がたまっているのです。

　静電気を持ち出しましたんで、その次まで行っておきましょう。静電気でショックを受けるのは、電子が流れる瞬間です。財布から硬貨を取り出しても大丈夫だけど、ドアノブなどに触れてショックを受けたりしますね。あれは、ドアノブから先まで電気が流れ得る状態にあるからです。

　尖端放電現象というものがあります。静電気の電圧が高くなってくると、目に見えない放電が起こり始めます。特に尖った物はその現象を引き起こしやすくなっています。雷が目に見えて落雷する前には、避雷針などを主として目に見えない形で静電気が流れ込んでいます。

　ブラウン管には電子が当たり続けますが、静電気がたまっていく一方ではなく、そのような目に見えない形で、別の電気が流れやすい場所を中心に、電子を逃がしています（放電）。ブラウン管ではないとは思いますが、衣服や絨毯の種類によっては高い電圧の静電気となり、まれにビリッとくる時に小さな放電が見えることもあります。

　最終的には、こうした電子は大地に行きつきます。静電気ではなく、電化製品などでアースを取るようにしてあるものがありますが、あれはいざというとき人間などに被害を及ぼさず、電気が大地に逃げてくれるようにとの配慮です。大地は、電気抵抗が少なく、ほぼ無制限に電気を流しこめるものと考えて差し支えありません。

回答No.4

sanori

＞＞＞そうするとブラウン管テレビも画面に電子がたまってくと思いますが、画面に触っも感電しないのが不思議です。

ブラウン管のことはよく知りませんが、どっかの経路を通って電子が流れて逃げていくのだと推察します。
しかし、ある程度帯電していることの証拠として、ブラウン管に紙を近づけるとくっつきますよね。

回答No.3

sanori

Ｎｏ．２の回答者です。

Ｎｏ．１のお方の回答を見る前にＮｏ．２を書き始めていましたが、
電子に当たらないようにプラス極を置くことは可能です。

たとえば、プラス極をリング状にすると、リングに当たらずにリングの中を通過する電子が発生します。

回答No.1

noname#175206

>その電子はまっすぐ飛ぶので、電子に当たらない位置にプラス極を置きます。

　いえ、「電圧を掛けると」というのが、マイナス極の対になっているのが、そのプラス極なら、電子は「当たらないように真っ直ぐ」には飛びません。プラス極に引き寄せられます。
　それが、電子にとって自然な通り道になるよう、電場（電界）が発生しています。