静電気ってどうして起こるの? 誘電体の摩擦?

静電気ってどうして起こるの?

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扉を開けようとてドアノブに触ったときや衣服を脱いだりしたときにバチッっと音がして痛みを感じた経験はありませんあか?これは静電気によって起こされる現象です。老若男女問わず嫌になるこの静電気についていったいどんな現象なのか、なんで静電気は発生するのかそのメカニズムについて考えてみましょう。

静電気って何?

私たちの身の回りにあるモノはいろいろな種類があります。金属、プラスチック、繊維など素材や構造が異なるいろいろなモノであふれています。これらの私たちの身の回りにあるものは全て電気を持っています。私たち人間のこれらのモノと同じようにプラスとマイナスの2種類の電気をもっているのです。

何もない普通の状態ではプラスの電気とマイナスの電気を同じ数だけもっています。この状態を電気的に中性な状態になっていると言います。プラス側にもマイナス側にも偏っていないのでつり合いが取れていてバランスが取れている状態になります。これは電気がゼロの状態「電気の発生しない状態」です。

電気的に中性なモノに触っても電気がゼロのためバチッっと静電気を受けることはありません。この電気のバランスが崩れる状態になると電気が発生する状態になってしまいます。

つまり、静電気というのは物の中で保有する電気のバランスが崩れている状態もしくはバランスを崩している電気野状態そのものを静電気っていうのです。

静電気の発生させるには?

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静電気を簡単に発生させるには、2種類の下敷きなどの誘電体を摩擦することで発生します。誘電体をこすり合わせた時に生まれる静電気のプラスマイナスの属性は、その誘電体がどのような材質で出来ているかによって決まります。2つをこすり合わせたときに、プラスの電荷になるものを右側に、̠マイナスの電荷になるものを左側に来るように並べると、誘電体をまっすぐに並べることができます。この時の配列のことを帯電列といいます。帯電のした時の極性はこの帯電列によって決められます。

静電気ってなんで痛いの?

プラス極に電気がたまった状態のものとマイナス極に電気がたまった状態のものをくっつけるとどうなるでしょうか?

マイナスの電気がたまった状態の物体のマイナスの電気は、プラスの電気がたまった状態の方へ戻ろうとします。崩れたバランスを元に戻そうとするのです。そして両方の物体が触れるほど近くに接近した時に、マイナスの極性の電気はプラスの電気がたまった側に戻るのです。

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このマイナスの電気がプラス側に戻ることを「放電」と呼んでいます。放電というのは「マイナスの電気の放出現象」のことであり、この放電現象が起きるときに物と物の間に電流がながれるのです。

エレベータに乗るときを考えてみましょう。エレベータのボタンがマイナスに帯電した状態だったとします。その時に自分がプラスに帯電していた場合にエレベータのボタンを押そうとすると、マイナスの電気が自分の手に移ってきます。そうすると放電が発生し、電流が流れることになるのです。このとき自分は感電している状態に陥るので痛みを感じるのです。一般的にはこの軽い感電の状態を「静電気」と呼んでいますが、この状態を正確に言うと静電気によって起きた放電現象なのです。

身の回りにある静電気は?

日常生活を行う上で、静電気の発生が問題となることがあります。部屋の絨毯の上を歩くだけで床と人の体との間で摩擦が発生し、静電気が生まれます。ほかにもポリエステルなどの化学戦記で出来た衣服を着たり脱いだりすることによっても帯電することがあるのです。静電気の電圧が高い状態になると火花放電といって火花が飛び散る放電現象が発生してしまいます。静電気の発生は空気が湿っていると空中に逃げやすくなるので、火花放電のような現象は冬場など、湿度の低い乾燥した季節に起きやすいのです。日本では、冬場に乾燥した室内で電気ストーブなどの暖房器具を使用している時に、このような現象が発生する条件が整うことが多く見られます。

人の体の表面からの火花放電は痛みを伴うことが多く、やけどが起きる時もあるのです。また、電気を帯びた物体はチリやホコリを吸い付けるため、汚れている印象を与えやすくなります。

静電気による事故は?

通常、静電気として放電される電気は量が少なく、命の危険を伴うような怪我をすることはないのですが、場合によっては危険な状況が起きることがあります。

とくに、燃えやすいい物質(火薬など)が近くにあるときに静電気による火花放電が起きると、その火花によって火が付き爆発や火事の原因などになり、大惨事となることがあるのです。このような燃えやすい物質がある場所での作業を行う時には、静電気の起こりにくい素材で出来た服を着たり、静電気のたまりにくい材質の靴を履いたりしています。仕事としてこのような環境で働く人たちには規則として安全対策が定められているのです。こういった場所には静電気を中和して帯電状態を回避するための仕掛けとして、アースされた金属がが設置されていたりするのです。この金属に触れることで静電気が起きず安全にドアなどに触ることができるようになるのです。

静電気まとめ

静電気の仕組みについてわかったでしょうか?普通に生活しているとどうしても付き合わなきゃいけない静電気、上手な付き合い方ができるといいですよね。

うまく、対策をして静電気に悩まされない生活が出来るように頑張ってください。

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