静電気が発生する仕組みと電気の力の正体を暴こう!

静電気はなぜ発生する?

さて、問題です!

静電気が起こりやすい季節は?
静電気が起こりやすい季節は?
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理由は乾燥しているからですが、静電気が起こりやすい時はいつでしょう?

セーターを脱ぐ時にバチバチするね

そうですね。セーターを脱ぐ時や金属に触れる時に静電気が発生して痛い体験をしたこともあるでしょう。

静電気は意外と強くて、暗い部屋でセーターなどを一気に脱いだりすると音とともに火花が見えることもあるほどです。

体に電気がたまっていると静電気が発生しやすいと聞いたことはありますね。

ガソリンスタンドには静電気除去シートが置いてあって、シートに触れると体にたまった電気が逃げて静電気の火花で引火して火事にならないようにしてます。

しかし、なぜ静電気除去シートに触れると静電気が起こらないんでしょうか?

今回は静電気について学んでいきましょう!

静電気を調べよう!

静電気を自分で発生させようとしたらどうしますか?

下敷きで髪の毛をこする!

静電気を発生させるために必要なのは「摩擦」です。

異なる物質をこすり合わせて摩擦させると電気が生じて体や服に電気がたまります。

摩擦によってできる静電気にはどのくらいの力があるのか調べてみましょう!

実験

応援に使うようなポリエステルのヒモを細かく裂いてティッシュペーパーでよくこすりります。

すると、

ヒモが広がった!

摩擦によって静電気を作ることができましたね!

電気を持った物質は引き合ったりしりぞけあったりします。

今回の課題

静電気とはなんだろう?

電子の移動

静電気の仕組みを理解するためには「電子」を理解すればOKです。

これまでの抵抗などを使った電流の学習で、電流とは電気の粒が移動することでしたね。

静電気が発生する理由は、電気の粒が片方の物質からもう片方の物質に移動するからです。

静電気が起こる=電気の粒の移動したってことなんだね

全ての物質は原子からできているんでしたね。

詳しくは3年生の化学で学べますが、原子の中には⊕の電気を持った陽子と⊖の電子があります。

原子の中の⊕と⊖の数が同じなので、電気を帯びていない状態です。

中にある電気の粒が移動すると原子が電気を帯びるんですが、

移動するのは-の電気を持つ電子だけなんです!

これは超重要なのでおさえておきましょう。

移動するのは⊖を持つ「電子」だけで、⊕は動かない!

物体同士を摩擦させると、電子が移動します。

電子だけが動くので、残った原子には⊕が残るので、摩擦させた物体は+の電気を帯びます。

逆に摩擦したもう片方の物質には電子がくっつきます。

電子が増えた物質は⊖が多くなるので、-の電気を帯びます

電子の移動によって2つの物質はそれぞれ異なる電気を帯びる

電気を帯びる理由が分かったので、ヒモが広がった理由について考えてみましょう!

静電気の仕組みと電子の動き

静電気が起こる理由は物質の摩擦でした。

物質によって電気の帯びやすさが違うので、ポリエステルのヒモとティッシュペーパーをこするとポリエステルのヒモをこするとヒモは-の電気を帯びます

このように摩擦した物質の種類によって+の電気を帯びるものと-の電気を帯びるものに分かれるんです。

電気を帯びるのは分かったけど、電気を帯びたヒモはなんで広がったの?

では、次に電気を帯びることについて考えてみましょう!

今回の課題

物体が電気を帯びるとどうなる?

ストローをティッシュペーパーでこする

ストローとティッシュペーパーをこすって静電気を作って実験してみましょう。

異なる物質をこすると、それぞれの物質が+の電気と-の電気のどちらかを帯びました。

ストローとティッシュをこすった場合は、ストローが-の電気、ティッシュが+の電気を帯びます。

電気を帯びる=電子が移動しているなので、ティッシュペーパーから電子が出ていってストローに移動したと考えればOKです!

ティッシュでこすった2本のストローの片方を自由に回転できるようにして、もう片方のストローを近づけました。

ストローが動いた!

磁石のN極とN極が反発するように、-の電気を帯びた物質と-の電気を帯びた物質を近づけると離れます!

同じ電気を帯びた物体同士は反発する

次にストローを自由に動ける状態にして、ストローをこすったティッシュペーパーを近づけると、

今度は引き付けられた!

違う電気を帯びていたら引き合い、同じ電気を帯びているなら反発することが確認できましたね!

違う電気を帯びた物体同士は引き付け合う

はく検電器

静電気の性質をもっと理解するために、はく検電器を使って実験しましょう。

はく検電器はこのような装置で、ガラスで覆われた中に金属のはくと棒が入っています。

はく検電器のビンの中の金属製のはくと外の金属板はつながっているので、電子は金属をかなり自由に動くことができると考えてください。

なにもしていない状態だとはく検電器はこのように⊕と⊖の数が同じなので、電気を帯びていません。

しかし、電気がたまった棒を近づけるとどうなるでしょうか?

金属の中で⊕と⊖の場所に偏りができてる!

⊕が⊖に引き付けられて上に行くから、はくには⊖が残る

はくに残った⊖同士は反発します。

その結果、はくが開くということですね!

バンデグラフ

バンデグラフは強力な静電気を発生させることができる装置です!

テレビでよく見るやつだ!

バンデグラフの上にヒモを置くとティッシュでこすった時よりもヒモが広がりました!

バンデグラフは装置内にベルトがあって、そのベルトを回転させることで摩擦させ、強力な静電気を発生させることが出来ています。

今日のまとめ

異なる物質を摩擦すると静電気が発生する

同じ電気を帯びた物質同士は反発異なる電気を帯びた物質同士は引き付け合う

はく検電器に電気を帯びた棒を近づけるとはくが広がる

中2 中2物理 物理
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プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
子供のころ勉強に使っていた学習サイトを自分でも作りたくでトライし始めました!
理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていくのでよろしくお願いします!

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