静電気の衝撃2

質問

数か月前に「静電気の衝撃」で質問した者です。
一昨日の日テレ「1000人でやります」の番組の中て、私が質問した内容と同じ実験をしたのを見ました。
10万Vの静電気を1000人（実際は900人）が手をつないで流したらどうなるかという内容でした。
結果、両電極に近い200人（だったと思う）だけが感電し、その先の人は感じなかった。

この結果に対して2つ疑問があります。
（実験の結果ですので事実と思いますが）

１、なぜ電極から離れた人は感じなかったのでしょうか？
　　直流なので全員が同じ現象になるのでは、
　　電極に近い人の靴から電気が漏れたり、空気中に放電したりしたのか。
２、なぜ両電極の人なのか？
　　電気は+から-に流れ、電子は-から+に流れれることから、
　　どちらか片側の人しか感じないのではないでしょうか。

ご意見をお聞かせ下さい。

回答No.4

ohkawa3 · ベストアンサー

＞分布定数回路
前の回答者さんがご指摘になっている「分布定数回路」を、回路図として示します。とても単純化したモデルですが、人体一人一人が大地に対して静電容量をもち、繋いだ手と手の間には電気抵抗があると考えることが適切と思います。細かいことを考えれば、もっと複雑な等価回路を考えてもいいのですが、まずは単純なところからスタートすることがいいと思います。

＞直流なので全員が同じ現象になるのでは・・・
回路図に概念的に示しましたが、「10万Vの静電気発生器」が発生する電圧は一定の極性ですが、10万Vの一定電圧を発生する直流電源ではなく、とても小さな電流で時間をかけてコンデンサを充電して、その結果として10万Vの電圧を得ることができるようにした「静電気発生器」です。
負荷（1000人の人間のチェーン）に接触させて回路を構成すれば、蓄えられた電圧は急速に低下するので、一定の電圧を保つと考えることは不適切であって、ごく短時間のパルス電圧を発生する電源と考える方が、現実に合っています。

お礼

ご回答ありがとうございます。

単発パルスの為、900人全員に一定の電圧がかからず、静電気発生機の近くの人だけ感電した。
回路図付きで解りやすい説明で、よく理解出来ました。

机上で考えたり数値解析なども重要ですが、やって見る事、実験することも大切ですね。

回答No.5

hahaha8635

技術的には人体抵抗と足がアースになって逃げていく

演出　
心理的に発電コイルの近くにいた人は見てるので
バチっと来るもんだと思い込んでいる
大多数の人がリアクションをした場合空気にのまれ同じ行動をする

などの心理的影響もあります

お礼

ご回答ありがとうございます。

演出はテレビを見る限りなかったように思います。
司会のおぎはやぎが電極に触るとき、びびって何回もやり直していましたが、
そのたびに他の人からはブーイングを浴びていました。

回答No.3

nowane4649

>大地と人の間がコンデンサーの様な役目をして、少しずつ流れる電流が小さくなっていたということですか。

そうです。
例えば最初の人だと1000分の1秒・1mAだったのが、50人目で1000分の3秒・3mAに鈍って、100人目だったら100分の1秒・0.1mAになってしまうといった感じです。

>2番目は少し理解するのが難しいですが、両電極を持っている片方が+5万Ｖでもう片方が-5万Ｖで450番目の人が0Ｖと言う事でしょうか。

そうです。

お礼

再度のご回答ありがとうございます。

回答No.2

nowane4649

分布定数回路における過渡応答という考え方が必要です。

人体というのは大きなコンデンサーとしてふるまい、また、それなりに大きな抵抗を持っています。
特に乾いた手をつないだ場合は接触抵抗が大きくなります。
なので、電気回路としては、コンデンサーで電極の片方をGNDに接地し、残りの電極を抵抗を介しながら電源までつないでいったようなものとなります。RCローパスフィルター回路を900段つなげたようなものですね。こういた構造の回路を分布定数回路と言います。

そして、こういった回路は、時間変化がある電圧信号をを入れると、１個目のコンデンサーを充電し、その充電電圧によって抵抗に流れる電流(２個目個目への電流)が決まるといった感じで、段数が増えるごとに短く鋭い電圧信号が鈍った長い信号になってしまいます。こういった、時間変化に対する応答を過渡応答と言います。

なので、１個目の質問の回答としては人体の持つコンデンサーと接触抵抗によるローパスフィルターの効果で、電極から離れるごとに電流の流れ方が短時間大電流から長時間定電流に鈍ってしまい、びりびりを感じられない程度になってしまったと考えられます。

２個目の質問については多分、安全確保の都合で対地電圧を小さくするために、大地電位基準で0Vと10万Vではなく±5万Vの組み合わせにしたのでしょう。なので、電子の流し込みと吸出しは向きが反対なだけで同じ反応を示すので両端の人が反応したと思います。
0Vと10万の組み合わせであれば、片側(10万V側)の人だけがより大きな衝撃を受けていたと思います。

ちなみに、アナログデバイス(に買収されたリニアテクノロジー)が無料でLTSPICEという回路シミュレータを配布しているので、使ってみると面白いと思います。

…変な回答ばかりする人がここでも湧いていますね。…

お礼

詳しいご回答ありがとうございます。

大地と人の間がコンデンサーの様な役目をして、少しずつ流れる電流が小さくなっていたということですか。
2番目は少し理解するのが難しいですが、両電極を持っている片方が+5万Ｖでもう片方が-5万Ｖで450番目の人が0Ｖと言う事でしょうか。

回答No.1

中京区 桑原町（@l4330）

静電気は電圧は高いが電流は少ない、人体には抵抗があり人数が増えると抵抗も増える、その結果流れる電流が減り人が感じなくなる。

電流＝電圧/抵抗です

お礼

早々のご回答ありがとうございます。

電流＝電圧／抵抗
直列つなぎですの流れる電流はどの人も同じと考えたのですが。

補足

最初私も（このテレビの見るまで）回答者様と同じ様に、人が多くなれば何も感じないのではないかと思って言いましたが。
テレビの実験では違っていました。
なぜでしょう？
抜けていましたが、これが3個目の質問でした。