中2物理【静電気・はく検電器】

このページでは「静電気とは何か」「物体は＋と－のどちらの電気を帯びやすいか」「はく検電器とその典型的な実験」について解説しています。

※はく検電器はいまの中学校ではほとんど扱わないと思いますが、参考程度に。

静電気の部分の動画による解説は↓

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1．静電気

 

物体はふつう＋の電気と－の電気を同じ数だけ持っています。

この＋でも－でもない状態を、電気的に中性といいます。

 

ここで2つの物体をこすり合わせると－の電気が移動します。

（＋の電気は移動しません）

 

一方の物体は－の電気を失い、もう一方の物体は－の電気を得たことになります。

 

－の電気をもらった物体は・・・

「－の電気の数＞＋の電気の数」なので－に帯電した（－の電気を帯びた）といいます。

 

－の電気を失った物体は・・・

「－の電気の数＜＋の電気の数」なので＋に帯電した（＋の電気を帯びた）といいます。

 

「ヒトのからだにはマイナスイオンが良い」という言葉を聞いたことがありますか？

それはヒトのからだがマイナスが足りず、プラスになりやすいからです。

 

一般的に、生物からできているものは＋の電気を帯びやすいです。

（毛皮・ティッシュ・布・綿など）

 

一方で化学製品のようなものは－の電気を帯びやすいです。

（プラスチックなど）

 

このように、物体には－になりやすいもの、＋になりやすいものがあります。

それをまとめたものが↓です。（帯電列といいます）

 

 

 

帯電列を使って考えてみよう

① ストローA、ストローB、毛皮を2枚用意する。

 

② ストローAを毛皮でこする。ストローBももう1枚の毛皮でこする。

→　先ほどの帯電列を考えましょう。

→　ストローA、ストローBはともに－に帯電します。

→　毛皮は＋に帯電します。

 

 

③ ストローAとストローBを近づけると・・・

→　ともに－に帯電しているのでしりぞけ合う力がはたらくことになりますね。

 

 

④ ストローAと毛皮を近づけると・・・

→　ストローAは－に帯電、毛皮は＋に帯電しているので、引き合う力がはたらくことになります。

 

 

 

2．はく検電器

■はく検電器（箔検電器）

次のような装置のこと。

はくの部分は開いたり、閉じたりする。

 

 

 

はじめ、はく検電器では＋の電気も－の電気も均等に散らばっています。

↓の図では、－の電気のみに注目しています。

この－の電気の移動によって、はく検電器の「はく」の部分が開いたり閉じたりします。

その変化について見ていきましょう。

 

 

 

はく検電器を使った実験　その1

① はく検電器に－に帯電した棒を近づける。(↓の図)

 

② はく検電器にあった－の電気は棒にしりぞけられ、はくに追いやられる。(↓の図)

 

－の電気どうしはしりぞけ合います。

 

そのため、はく検電器の－の電気は「はく」の部分に追いやられます。

 

 

③ はくの－の電気がたがいにしりぞけ合うので、はくが開く。(↓の図)

 

「はく」の部分の－の電気どうしが互いにしりぞけ合います。

 

 

 

はく検電器を使った実験　その2

① はく検電器に＋に帯電した棒を近づける。(↓の図)

 

 

② はく検電器にあった－の電気は棒に引き寄せられ、金属板に集まる。(↓の図)

 

はく検電器にあった－の電気は、上の金属板に集まります。

 

はくの部分は－の電気がなくなるので、＋の電気を帯びることになります。

 

 

③ はくの＋の電気がたがいにしりぞけ合って、はくが開く。(↓の図)

 

はくの部分の＋の電気が互いにしりぞけ合うことになります。

 

 

 

 

*はく検電器を使った実験　その3

① －の電気を帯びた棒を金属板に近づける。(↓の図)

 

 

② はく検電器の金属板に指をつける。(↓の図)

指をつけると「ヒトを経由してはく検電器と地面がつながる」ことになります。

（接地やアースといいます。）

 

－の電気が金属板と地面を（ヒトを経由して）行ったり来たりできるようになります。

 

 

③ はくにあった－の電気は、指を通って地面へ逃げる。(↓の図)

 

接地（アース）のはたらきとして

 

★はく検電器に－の電気がある

→　ヒトを経由して、－の電気がはく検電器から地面へと逃げる

 

★はく検電器に－の電気がない

→　ヒトを経由して、－の電気が地面からはく検電器へやってくる

 

という効果があります。

 

そのため、この場合ははく検電器の－の電気が地面へと逃げていきます。

 

 

④ はく検電器から－の電気がなくなるので、はく検電器全体は＋に帯電する。(↓の図)

 

金属板に指をつけることで、はく検電器から－の電気が逃げていきます。

 

結果として、はく検電器は＋に帯電することとなります。

⑤ ＋の電気が均一に散らばり、はくは少しだけ開く。(↓の図)

 

このときのはくの開き方は、実験その1やその2よりは小さいです。

（＋の電気がはくに集まるわけではなく、散らばっているため。）

 

 

 

*はく検電器を使った実験その4

① はく検電器に＋の電気を帯びた棒を近づける。

② ↓の図の状態のはく検電器の金属板に指をつける。(↓の図)

 

実験その3と同じく、接地（アース）することになります。

 

このとき金属板の－の電気は、地面へ逃げることはありません。

 

棒が帯びている＋の電気に引き寄せられているからです。

 

③ －の電気が、ヒトを経由して地面からはく検電器に入り込む。(↓の図)

 

はくの部分には－の電気がない状態でした。

 

しかし接地によって、地面からはくに－の電気がやってきます。

 

④ はく検電器全体は－に帯電する。

 

はく検電器全体として見ると、－の電気が非常に多くなります。

 

つまり全体として－の電気を帯びます。

 

 

 

⑤ －の電気が均一に散らばり、はくは少しだけ開く。(↓の図)

 

先ほどから登場する「－の電気」。

 

これには名前があり、電子といいます。

 

 

 

■電子

いままでの文章で出てきた－の電気のこと。

物質の間を移動することができるものを特に自由電子という。