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中学生の学習ノート教科書をもう一段くわしく

静電気 ── +と−の電気

下敷きをこすって髪の毛がふわっと立つ、冬にドアノブでバチッとする、雷 ── これらすべて 静電気の働きです。電気の基本である「動かない電気」のしくみを見ていきます。

図でつかむ

静電気は電子の移動で起こる 反応前 条件 粒子変化 反応後 プラスとマイナスの電気が偏ると帯電し、たまった電気が一気 に動くと放電になります。
静電気は電子の移動で起こる

プラスとマイナスの電気が偏ると帯電し、たまった電気が一気に動くと放電になります。

静電気とは

用語
静電気
物体を こすりあわせることで生じる電気。動かない(静止した)電気。

電気の2種類

  • +(プラス)の電気
  • −(マイナス)の電気
  • 2種類があり、互いに作用する

電気の性質

原則
静電気の性質

同種の電気:互いに 反発する

異種の電気:互いに 引き合う

摩擦で電気が生じるしくみ

電子の移動

物質は原子で構成され、原子は + の核と − の電子からなる

通常は + と − が同数で電気的に中性

摩擦すると 電子(−)が一方から他方へ移動

電子を失った方が (電子不足)

電子をもらった方が (電子過剰)

身近な実験

ストローとティッシュ

ストローをティッシュでこする

→ ストロー:−の電気

→ ティッシュ:+の電気

ストローを別のストローに近づける(両方こすった)→ 反発する

ストローをティッシュに近づける → 引き合う

観察から考察へ

目的:こすった物体どうしが引き合うか、反発するかを調べ、静電気の種類を考える。

観察事実:同じようにこすったストローどうしは遠ざかり、ストローとティッシュは近づく。

考察:ストローどうしは同じ種類の電気を帯び、ティッシュは反対の種類の電気を帯びたと考えられる。

結論:同種の電気は反発し、異種の電気は引き合う。

安全メモ:放電を大きくしない
  • 静電気の性質は、軽い紙片やストローの動きで十分に観察できる。
  • コンセント、電源装置、電子機器に近づけて放電させる実験はしない。
  • 雷は巨大な放電なので、屋外で音が聞こえたら建物や車内に避難する。

身近な静電気の例

  • セーターを脱ぐとパチパチ音
  • 下敷きで髪の毛を引きつける
  • 冬のドアノブでバチッ
  • 洗濯物がくっつく
  • レーザープリンター(静電気でトナーを紙に付着)
  • コピー機(同じく)
  • 空気清浄機(静電気でほこりを吸着)

雷 ── 大規模な静電気

雷の正体

雲の中で氷や水滴が衝突 → 静電気が発生

雲の上部に+、下部に−の電気がたまる

電気の差が大きくなると、地上や雲どうしで 放電

→ 強い光(雷光)と音(雷鳴)

電圧は 1億ボルト以上、電流は数万A

放電

用語
放電
たまった静電気が 一気に流れ出すこと。火花や音が出ることも。

静電気を防ぐ・利用する

  • 防ぐ:金属に触れる前に壁などに触る、加湿、静電気防止スプレー
  • 湿気は静電気を逃がす:冬は乾燥して静電気が多い
  • 利用:コピー機、空気清浄機、塗装(自動車)

真空放電

真空に近い状態で放電

真空管に高電圧をかけると、内部で 放電が起こる

蛍光灯:水銀蒸気の放電による紫外線で蛍光物質が光る

ネオン管:ネオンガスの放電で光る

つまずきポイント①:「電気」と「電流」の違い
  • 静電気:動かない、たまった電気
  • 電流:電気が 流れている状態
  • 放電:静電気 → 電流 へ変わる瞬間
つまずきポイント②:電子は−
  • 原子の中で動くのは 電子
  • 電子は −の電気を持つ。
  • 電子が多すぎる → − / 電子が少ない → +
  • 核(+)は普通動かない。

練習問題

問題1(電気の性質)

同じ種類の電気を帯びた2つの物体はどうなるか。違う種類なら。

答えを見る

同種:反発する / 異種:引き合う

問題2(摩擦電気)

ストローとティッシュをこすると、それぞれどの電気を帯びるか。なぜか。

答えを見る

ストロー:−/ティッシュ:+。摩擦で電子がティッシュからストローに移動したため。

問題3(雷)

雷は何の現象か。簡潔に説明せよ。

答えを見る

雲の中の氷や水滴の摩擦で静電気が発生し、それが大規模に放電する現象。

まとめ

  • 静電気:摩擦で生じる動かない電気。
  • +と−の2種類。同種は反発、異種は引き合う。
  • 摩擦で 電子(−)が移動する。電子不足が+、電子過剰が−。
  • 放電:たまった電気が一気に流れ出す。雷も大規模な放電。
  • 利用:コピー機・空気清浄機・蛍光灯。