中2物理【静電気・はく検電器】

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1.静電気

■静電気
異なる2つの物体をこすりあわせたとき(摩擦したとき)、2つの物体が電気を帯びることがある。この電気を静電気という。
静電気には+の電気と-の電気がある。

+の電気を帯びた物体と+の電気を帯びた物体どうしを近づけるとしりぞけ合う力がはたらく。
-の電気を帯びた物体と-の電気を帯びた物体どうしを近づけるとしりぞけ合う力がはたらく。
+の電気を帯びた物体と-の電気を帯びた物体どうしを近づけると引き合う力がはたらく。

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
ですので物体は+でも-でもない電気的に中性の状態になっています。
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!)
-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+に帯電したといいます。

■帯電列
物体が+や-のどちらの電気を帯びやすいかという順番のこと。

ヒトのからだにはマイナスイオンが良いと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なのです。
つまり生物的なもの(毛皮・ティッシュ・布・綿など)は+の電気を帯びやすいです。
一方で化学製品のようなもの(プラスチックなど)は-の電気を帯びやすいです。

例えば…

ストローA、ストローB、毛皮を2枚用意する。

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ると、このときストローA、ストローBはともに-に帯電し、毛皮は+に帯電します。

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。

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ね。
※ストローBと毛皮の間にも引き合う力がはたらきます。

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-の電気が均等に散らばっています。(↓の図)

はく検電器を使った実験その1

はく検電器に-に帯電した棒を近づける。(↓の図)

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)

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)

はく検電器を使った実験その2

はく検電器に+に帯電した棒を近づける。(↓の図)

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)

はくから-の電気がなくなるので、はくは+に帯電する。+の電気がたがいにしりぞけ合うので、はくが開く。(↓の図)

*はく検電器を使った実験その3

↓の図の状態のはく検電器の金属板に指をつける。(↓の図)
※指をつける=ヒトを経由してはく検電器と地面がつながる=接地やアースといいます。-の電気が行ったり来たりできるようになります。

はくにあった-の電気は、指を通って地面へ逃げる。(↓の図)

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)

+の電気が均一に散らばり(散らばるのと同じ状態になり)、はくは少しだけ開く。(↓の図)


接地(アース)をすることで
・はくに-の電気があれば、-の電気が地面へ逃げる。
・はくに-の電気がなければ、-の電気が地面から入り込む。
という効果があります。
ちょっとハイレベルです。余裕のある人は覚えましょう。


*はく検電器を使った実験その4

↓の図の状態のはく検電器の金属板に指をつける。(↓の図)

金属板の-の電気は+に帯電した棒に引き寄せられて動かない。一方で-の電気が指を通って地面からはく検電器に入り込む。(↓の図)

はく検電器全体は-に帯電する。

-の電気が均一に散らばり、はくは少しだけ開く。(↓の図)

■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。

■このページのポイント

・-の電気は物体どうしをこすり合わせることで移動する。
・+と+、-と-はしりぞけ合う。
・+と-は引き合う。
・帯電列によって-の電気を帯びやすいかどうかは決まっている。
・この-の電気を帯びた粒を電子という。

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