みんなは静電気ってしってるか?

寒い冬の日にドアノブなんかを触るとパチッと手が痺れてびっくりしたことがあるだろ?それは静電気の放電によるものなんです。今回の記事ではなぜ静電気が発生するのか、何が原因で発生するのかというところを一緒に見ていこう!

実際の物理の問題では静電気は登場する頻度が少なのですが、電気分野の基礎となる部分、電荷同士が及ぼし合う力についても触れるのでしっかりマスターしておこう。物理がさっぱりで純粋に静電気について知りたい!という人にも分かるように説明していくので安心して読み進めてくれ!

今回は理系ライターの四月一日そうと一緒に見ていくぞ!

ライター/四月一日そう

現役の大学生ライター。工学部の電気電子工学科に所属しているゴリゴリの理系。普段は電気回路や電磁気学などを中心に勉強している。アルバイトは塾講師をやっており、日々高校生たちに数学や物理の面白さを伝えている。

今回のテーマである静電気はよく実験でも取り扱っておりなじみのある範囲。

静電気ってなに?

image by iStockphoto

静電気が発生するメカニズムや原因を知る前にまずは静電気の正体について1度、見ていきましょう!

静電気とは静かな電気と書きますね。これは静止している電気ということを表しています。では逆に静止していない電気とはなんでしょう?それは電流ですね。電流は電荷が常に移動しているのですが、静電気は常に移動している訳ではないということを意識しておいてください。

ズバリ静電気の正体とは物質の電気のバランスが崩れることなんですね。

もともと物質はプラスとマイナスの電気をバランスよく持っているわけです。このバランスが合っているとプラスとマイナスが打ち消しあっている状態と言えます。

これが崩れる事が静電気の正体なのです。次は具体的な例で静電気が発生するメカニズムについて見ていきましょう!

静電気が起こるメカニズム

image by iStockphoto

静電気の正体は分かりました。では次は静電気が発生する様子を具体的に見ていきましょう!

静電気の正体は物質の持っている電気のバランスが崩れる事でした。ということは何かの拍子にこのバランスが崩れてしまうことがあるわけですね。

例えばプラスの電気を失った物体Aとそのプラスの電気を得た物体Bがあるとします。

このときAはプラスの電気を失うことによりマイナスの電気を多く持っている状態になってしまうのです。これはAがマイナスに帯電してると言えるでしょう。

逆にBはプラスの電気を受け取ったことによりプラスに帯電します。

静電気はこのようにして発生するわけですね!

静電気の放電

これまで静電気の正体、起こる仕組みについて説明してきました。

でも、日ごろ静電気を感じる瞬間はあのバチッという瞬間ですよね。次はあのバチッという現象に関してみていきます!

あのバチッという現象は静電気の放電によるものなんです。プラスとマイナスに帯電したもの同士が触れ合うと電気のバランスを元に戻そうと電荷が移動します。この電荷の移動を人間が刺激に感じているわけです!

人間は普段の生活による摩擦などでプラスの電気を帯びやすいと言われています。そのため金属の持っているマイナスの電気と反応してバチッとなるわけですね。

クーロン力

クーロン力

image by Study-Z編集部

他に静電気を身近に感じる場面と言えば髪の毛と下敷きのものでしょうか。下敷きで頭を擦ってから下敷きを上に持ち上げると髪の毛が下敷きに引っ張られるげんしょうですね!

この現象はクーロン力という力が働いていることに関係しているんです!

クーロン力というのは荷電粒子という電気の元となる粒が引き合ったり退けあったりする力のことをいいます。

クーロン力の大きさは画像の式です。kはクーロン定数という定数、rは荷電粒子のあいだの距離。q1、q2は電気量の大きさを表しています。

q1、q2が同符号の時はクーロン力は退け合う向きの力で、異符号の場合は引き付け合う力ですね。

この式からクーロン力について2つのことがわかります。

1つはクーロン力の大きさはq1、q2の荷電粒子の電気の大きさの積に比例するということ。

2つめはクーロン力は荷電粒子の距離rに反比例するということです。

簡単に言えば電気量が多いほど力が強く、離れると弱まるということですね!

\次のページで「放電の電圧」を解説!/

放電の電圧

最後に静電気が放電される際の電圧についてお話していきますね!

人が体にもっている静電気の電圧は3000Vから10000Vほどだと言われています。しかも2000V位までは空中放電しないので電気をため込んでいる自覚がでることはありません。

なぜこれほどまでに高電圧で放電しているのに命に別状がないのでしょうか?それは流れている電流が微少なためです。電圧というのは電荷を流すための圧力のようなもので電荷そのもののやりとりが少なければ人体に大きな害を与えることはありません。

しかし油断してはいけません。42Vが死にボルトだというように人間の持っている電気の電圧より遙かに小さな電圧で死に至ることもあるのです。

例えば人体が濡れているとき、人体の抵抗値は下がります。オームの法則により同じ電圧でも抵抗値が下がると流れる電流は大きくなるのです。

家庭で使われている電子レンジ等が100V程度で作動しているので皆さんも電気の取り扱いには十分注意してください!

静電気のポイント

さて、これまで静電気に関していろんな角度からみていきました。押さえておいたほしいポイントを振り返っていきましょう!

まず静電気の正体は物質中のプラスの電気とマイナスの電気のバランスが崩れることによって発生するものでしたね。

プラスの電気を帯びた物体とマイナスの電気を帯びた物体が接触すると放電が起こります。人間はこれを刺激として捉えているのでした。

また電気にはクーロンの力による引き合う力や退け合う力が発生しました。

以上のことをおさえておくとよいでしょう!実際の物理の問題では静電気を帯びた物体の振る舞いや2つの電荷のクーロン力を求める問題が出題される事が多いです。そのときも今回紹介した現象や式を用いて解いてみてください!

" /> 静電気の起こる原因は?理系ライターがわかりやすく解説! – Study-Z
物理理科電磁気学・光学・天文学

静電気の起こる原因は?理系ライターがわかりやすく解説!

みんなは静電気ってしってるか?

寒い冬の日にドアノブなんかを触るとパチッと手が痺れてびっくりしたことがあるだろ?それは静電気の放電によるものなんです。今回の記事ではなぜ静電気が発生するのか、何が原因で発生するのかというところを一緒に見ていこう!

実際の物理の問題では静電気は登場する頻度が少なのですが、電気分野の基礎となる部分、電荷同士が及ぼし合う力についても触れるのでしっかりマスターしておこう。物理がさっぱりで純粋に静電気について知りたい!という人にも分かるように説明していくので安心して読み進めてくれ!

今回は理系ライターの四月一日そうと一緒に見ていくぞ!

ライター/四月一日そう

現役の大学生ライター。工学部の電気電子工学科に所属しているゴリゴリの理系。普段は電気回路や電磁気学などを中心に勉強している。アルバイトは塾講師をやっており、日々高校生たちに数学や物理の面白さを伝えている。

今回のテーマである静電気はよく実験でも取り扱っておりなじみのある範囲。

静電気ってなに?

image by iStockphoto

静電気が発生するメカニズムや原因を知る前にまずは静電気の正体について1度、見ていきましょう!

静電気とは静かな電気と書きますね。これは静止している電気ということを表しています。では逆に静止していない電気とはなんでしょう?それは電流ですね。電流は電荷が常に移動しているのですが、静電気は常に移動している訳ではないということを意識しておいてください。

ズバリ静電気の正体とは物質の電気のバランスが崩れることなんですね。

もともと物質はプラスとマイナスの電気をバランスよく持っているわけです。このバランスが合っているとプラスとマイナスが打ち消しあっている状態と言えます。

これが崩れる事が静電気の正体なのです。次は具体的な例で静電気が発生するメカニズムについて見ていきましょう!

静電気が起こるメカニズム

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静電気の正体は分かりました。では次は静電気が発生する様子を具体的に見ていきましょう!

静電気の正体は物質の持っている電気のバランスが崩れる事でした。ということは何かの拍子にこのバランスが崩れてしまうことがあるわけですね。

例えばプラスの電気を失った物体Aとそのプラスの電気を得た物体Bがあるとします。

このときAはプラスの電気を失うことによりマイナスの電気を多く持っている状態になってしまうのです。これはAがマイナスに帯電してると言えるでしょう。

逆にBはプラスの電気を受け取ったことによりプラスに帯電します。

静電気はこのようにして発生するわけですね!

静電気の放電

これまで静電気の正体、起こる仕組みについて説明してきました。

でも、日ごろ静電気を感じる瞬間はあのバチッという瞬間ですよね。次はあのバチッという現象に関してみていきます!

あのバチッという現象は静電気の放電によるものなんです。プラスとマイナスに帯電したもの同士が触れ合うと電気のバランスを元に戻そうと電荷が移動します。この電荷の移動を人間が刺激に感じているわけです!

人間は普段の生活による摩擦などでプラスの電気を帯びやすいと言われています。そのため金属の持っているマイナスの電気と反応してバチッとなるわけですね。

クーロン力

クーロン力

image by Study-Z編集部

他に静電気を身近に感じる場面と言えば髪の毛と下敷きのものでしょうか。下敷きで頭を擦ってから下敷きを上に持ち上げると髪の毛が下敷きに引っ張られるげんしょうですね!

この現象はクーロン力という力が働いていることに関係しているんです!

クーロン力というのは荷電粒子という電気の元となる粒が引き合ったり退けあったりする力のことをいいます。

クーロン力の大きさは画像の式です。kはクーロン定数という定数、rは荷電粒子のあいだの距離。q1、q2は電気量の大きさを表しています。

q1、q2が同符号の時はクーロン力は退け合う向きの力で、異符号の場合は引き付け合う力ですね。

この式からクーロン力について2つのことがわかります。

1つはクーロン力の大きさはq1、q2の荷電粒子の電気の大きさの積に比例するということ。

2つめはクーロン力は荷電粒子の距離rに反比例するということです。

簡単に言えば電気量が多いほど力が強く、離れると弱まるということですね!

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