- ベストアンサー
静電気についての疑問
- 静電気とは、物質の表面に帯電した電荷が起こる現象です。
- 物質を擦り合わせると、マイナス電荷が移動することで静電気が発生します。
- 絶縁体は電気を通しにくい性質のため、静電気が起こりやすいです。
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
捕捉戴きました NO.１ です。 『セーターとものさしをこすると、たいてい物差しのほうが静電気現象の実験として使用されるのですが、どうして物差し側に静電気現象が起こるのでしょうか？』 物差しもセーターも、ほぼ同程度に帯電しています。 物差しの方が、実験に便利なだけです。セーターの擦った部分の全面積と、物差しの表面積には可成りの差があるはずで、セーター側は分散範囲が広いですね。セーターの擦った部分も、小さな埃程度なら引き寄せます。 両者の導電率（抵抗値の逆数）にも差がありますから、静電気の消滅時間にも差が生じます。 決定的なのは、両材料の分子構造です。自由電子の多い絶縁物の方が、帯電現象が顕著に表れ、アースなどで簡単に消滅します。毛羽だったセーターなどは、繊維の一本毎の帯電量の総和が帯電量になります。全放電には時間を要します。 それに、セーターでは実験が容易でありません。
その他の回答 (3)
- teppou
- ベストアンサー率46% (356/766)
No.３の回答者です。追加のご質問にお答えします。摩擦により電子が移動すると、移動した先の物質は、電子の量が増えるのでマイナスに帯電します。一方電子が出て行った物質は電子の量が少なくなるので、相対的にプラスの電気が多くなりますのでプラスに帯電したといいます。両方とも静電気です。 電流の流れは、おっしゃる通り電子の流れの反対ですので、プラスからマイナスに放電するといいますが、放電は電子の移動なので、電子がマイナスからプラスに移動します。どちらが放電を受けるという言い方は特にしないと思います。 静電気は、絶縁体でないとたまりにくいので、静電気の放電現象は、一方が絶縁体の場合に起こりやすいですが、テレビの番組でよく使っている、ヴァンデグラフという装置は、静電気を金属球にためて一気に放電できるように作られています。静電気を扱った番組を見る機会があったら、よくご覧ください。 ちなみに、摩擦による静電気のプラスとマイナスは、物質の組み合わせで変わってきます。雷と凧の実験で有名なフランクリンが最初に調べて、帯電列という物質の順番を決めました。まだ電子が発見される前で、高価な物質の方にプラスの電荷がたまると考えたようです。おかげで、電子の流れる方向と電流の流れる方向が反対になってしまいました。 この辺の事は、ネットなどで調べてみてください。
お礼
ご回答ありがとうございます。 静電気は、二つの物質が電気がたまりやすいかどうか、なのですね。 電子の流れと電流の流れに関しては、自分なりに調べてみます。
- teppou
- ベストアンサー率46% (356/766)
全ての物質は、原子の集まりです。（少なくとも地球上の物質） その原子は、プラスの電気と、マイナスの電気を同量持っています。プラスの電気は、原子の中心にある原子核にあり、マイナスの電気は、原子の周辺にある電子が持っています。この電子は、比較的簡単に原子から飛び出す事があります。たとえば、光を当てるだけで飛び出してくることがあります。これが太陽光発電の原理です。二種類の物質をこすり合わせても飛び出すことがあります。これは摩擦電気と呼ばれています。 電子に比べ原子核にあるプラスの電気は、通常飛び出すことはありません。飛び出すと原子の種類が変わります。（原子核崩壊、原子核分裂など） というわけで、マイナス電荷のみが移動します。 実は、摩擦電気と呼ばれていますが、二種類の物質をこすり合わせずに接触するだけで、電子は移動します。こすり合わせるのは、まんべんなく接触させるためです。 なぜ電子が移動するのかは、いまだよくわかっていないようです。 金属にも静電は発生しますが、その電気は金属全体に広がり、素手で持っていれば人体にも広がり、人体からどこかに伝わっていきやすいので、あまり感知されません。 絶縁体に発生した静電気は、その場（ほとんど表面）にしばらく溜っているので、感知されやすいということです。 冬に、体に静電気がたまり、ドアノブなどに火花が飛んで、バチッと痛い思いをすることがあるのは、衣類や、周りの壁などが乾燥して、絶縁がよくなっているせいです。それでも一応絶縁体である壁などに触ると、静電気はすぐに逃げていきます。 絶縁体と導体の違いは、原子から離れた電子が、流れやすいかどうかの違いです。導体でも絶縁体でも、プラスとマイナスの電気を同量持っています。 絶縁体といえども、全く電気が流れないわけではありません。半導体という物質もあり、導体と絶縁体の中間の性質を持っています。 また、大変よく絶縁された物質でも、電気はすこしづつ、空気中に逃げていきます。これは、宇宙線という、宇宙からやってくる放射線の影響で、空気がわずかに電気を流すからだそうです。 以上、言葉の表現が学問的に不正確なところもありますが、少しでもお分かり頂ければと思います。
お礼
ご回答ありがとうございます。 原子構造からの解説大変参考になりました。 摩擦などによる電子の過剰な移動が起きることで、一方の物質に静電現象が起き、何かに触れたときに、放電が起きる。さらに、電流の流れは電子の流れと反対方向なので、物質Ａが放電を受けるということですね。 物質Ａ 物質Ｂ － → － → ← 電気 お礼欄に書くのは、おかしいのですが、静電気による放電現象はどちらかが電気的に不安定（電子をうまく流せない）な物質が必要ということでよろしいのでしょうか？
- kamobedanjoh
- ベストアンサー率27% (1021/3686)
（１）摩擦熱によって、物質を構成する元素の電子がエネルギーを得て、流動性を帯びる現象です。 自由電子の配置が一方に偏ることで、見かけ上の＋－の両極に別れます。 両極、特に摩擦し合った二つの絶縁体を導線で接続したり、アース線でアースすると、電流が流れることで、＋－両極間が中和されます。 静電気の概念は、原子物理学より遙かに古い時代に発見・応用され、その間に電圧・電流・抵抗値など、電気的基礎知識が普及しました。その中で、実態としては確認できない、クーロンという単位の概念も持ち込まれています。 原子物理学の発展で、原子核（プラスの性質）を、幾つかの電子（一番外側の周回軌道に位置する電子が自由電子になりやすい）が周回していることが確認されましたが、これら電子の流動が電流の正体であることが確認されても、電気学の初歩的段階では「電荷→クーロン」の説明から教育される習慣が残っています。 「電荷」と言う概念は、今日でも便利に使用されては居ますが、そのような物質は存在しません。 ここが、電気を学ぼうとする人にとっての、一つの難関に成っているようです。マイナスの性質を持つ電子流が実在して居るのに、実体の無いプラスの流れを電流の方向とし、電子流の逆方向に流れている架空の存在を電流の大きさとする規定の仕方も、初心者を惑わせています。 思い切って、電子流と電流を等価なものと定義し直し、電流の強さは電子の流れる量で求めることにすれば、小・中学生にも容易に納得されることと考えています。 つまり、電子をプラスに、原子核をマイナスに定義し直すことですが、大変な作業には成りそうです。 （２）絶縁体だから電子配列の偏りを維持し、静電気現象を持続できるわけです。絶縁体とは、自由電子が動き難い（流動しない）物質です。だから容易に中和できず、電離状態を維持しているわけです。 マイナスの電荷とは、電子の集合状態です。プラスの電荷とは、マイナス電荷に対応する原子核の電気的状態です。
補足
ご回答ありがとうございます。 プラス、マイナスの概念は人間の都合で作られていたんですね！ 総合的に文系脳には少々複雑な内容です・・・ 疑問点が再び浮かびましたので、補足させていただきます。 摩擦によって静電気を作るときに、どうして一方に偏るのでしょうか？ たとえば、セーターとものさしをこすると、たいてい物差しのほうが静電気現象の実験として使用されるのですが、どうして物差し側に静電気現象が起こるのでしょうか？ プラスチックの物差しのほうが絶縁性？が強いために、物差し側に静電気現象が起こったということなのでしょうか？
お礼
ご回答ありがとうございます。 眼には見えない世界での現象であり、現在でも説明の難しい分野もあって、kamobedaniohさんには失礼なのですが、完全には理解できていません。ですが、ある程度わかりました。 一度疑問に思ってしまうと、「わかる」まで納得がいかない性格なので、今回ご質問させていただきました。 改めて、二度にわたりご回答ありがとうございます。