静電気振り子について

質問

この前の実験で静電気振り子をつくりました。ＯＨＰシートの上に缶を2個置き、その間に画鋲をつるします。そのかたっぽに帯電している缶を(別の)つけると画鋲が缶と缶の間を行き来します。
これはなぜですか？教えてください。

回答No.1

Umada · ベストアンサー

文章の説明だけでは細かい配置が分からないのですが、推測するにこんなところでしょうか。横から見た図です。(等幅フォントでごらんください)

缶１　　　缶２
　□＼　／□
　□　│　□　　　缶３
　□　┻　□　←□□□□
　□　画鋲□
───────────OHPシート

帯電している缶3を、帯電していない缶2に近付けたとします。仮に缶3の左側が正に帯電しているとします。(負でも話は同じ)

缶２
□　　　缶３
□　←□□□□
□　　+　　 -
□

すると缶2で、缶3に近い方に負電荷(電子)が寄ってきます。缶3の正電荷に引き寄せられるためです。一方缶2の下はOHPシートで絶縁されていますから、その電荷はどこか他所から来るわけでなく缶2の中から供給されます。より具体的に言えば缶2で、缶3と反対側の部分からということになります。従って缶2の反対側は電子が不足して、正電荷が現れることになります。

缶２
+□- 　　缶３
+□- ←□□□□
+□- 　+　　 -
+□-

すると今度は同じ理屈で、画鋲のうち缶2に近い側に負電荷が誘起されます。その分、画鋲の缶1側には正電荷が生じます。

缶１　　　缶２
　□＼　／+□-　　　缶３
　□　│　+□-　←□□□□
　□ +┻- +□-　　+　　 -
　□　　　+□-

正電荷と負電荷は引き合いますが、今回は画鋲は吊るされていて動くことができますから、缶2の左側の正電荷と画鋲の右側の負電荷が引き合って、画鋲は缶2の方に吸い寄せられます。ある程度傾いたところで、画鋲に働く重力/糸の張力と静電気力がつり合って止まります。

缶１　　　缶２
　□＼　／□
　□　＼　□　　　缶３
　□　　┻□　←□□□□
　□　　　□

缶3を遠ざけると、画鋲は再び元の位置に戻ります。
私の描いた配置が正しければ、とりあえずこれで観察された画鋲の挙動と合っていることと思います。