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静電気について
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- yurian
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物質は原子から成り立っているというのはご存じですね。原子は中心に原子核を持ち、その周囲には電子が太陽系の惑星みたいに何重にも軌道を作って回っています。また各々の軌道には内側軒道から順番に電子の入る個数が決まっていて、外側に行くほど数が多くなるのと同時に、外からのエネルギーが加わると容易に軌道から飛び出してしまう性質を持っています。また最外の軌道に入るべき電子の個数が満たされているほど原子核としては安定します。数が足りないほど不安定になり、外から電子を投げ込んでやると直ぐ軌道に収まろうとするし、外からちょっかいを出すと直ぐ飛び出そうとします。この性質を用いて化学反応が行われるわけで、特に電気を生じさせる代表選手が電池です。一方、化学反応や発電畿を使わないで電気が起きる現象を静電気と言います。セルロイドの下敷きを髪の毛にこすりつけると毛が下敷きにくっついたり、化繊の服を着ていて金属に触るとバチッと来たりするのは「こする、熱する、圧迫する・・」などの外からのエネルギー作用によって先ほどの最外電子が自由に飛び回るからです。物質を構成する原子の数を考えればそのかずの電子が飛び回ることになりますね。また電子が抜けた（或いはもともと無い）部分は穴が空くことになり不足電子に見合った数出来るわけで、電子がマイナスですから穴（ホール）はプラスの性質を帯びます。通常固体ではその外には出ませんが、込み合っている内部よりも表層側に出ようとします。電子とホールの数がアンバランスだからこそ電子が飛び回りやすくなるので、表層側はいつしかプラスまたはマイナスに帯電することになります。ここで同じ極になった２種の物質を持ってくれば反発し異種の極であれば引き合うことになり接触すれば電気になって放電します。逆に安定元素の金属は帯電しにくく電気も流れにくい。でもパワーは微小だからエネルギー利用するなら雷程度が必要？
まず静電気の発生メカニズムですが、物質同士をこすり合わせると電子が帯電しやすい方に移動します。つまり、片方に電子が帯電するわけです。その状態で帯電量の少ない物質に近づけると、電子が均衡を保とうとして移動します。このときに例の「バチッ」という刺激が走るのです。 次にプラス／マイナスの種類ですが、陽電子（ポジトロン）という素粒子が存在するので理論上はプラスの静電気というものもありえますが、陽電子は１秒以上この世に存在することはできないので、実質的には静電気は全てマイナスです。 帯電しない物質はあるかということですが、これはありません。ただし、物質によって帯電しやすい／しにくいの差異があります。（でなければ電池は作れません） 要するに、静電気をどこかに蓄積して、それを電池として使いたいんですよね？ たぶん、不可能だと思います(笑) 静電気はどんどん放散してしまう性質がありますので。それだったら手回しの発電器とニッカド電池の充電器を接続して、それで発電した方が遙かに高効率だと思います(笑)
補足
早速のご回答ありがとうございました。 静電気が発生する原理は理解できました。帯電しない物質は無い事も。でも同時に新たな疑問が 生じてきて、再び質問させていただきます。 １．セルロイドの下敷きで髪をこすると下敷きに髪がくっつくのは、下敷きがマイナス電荷で、 髪の毛は電子を放出したプラス電荷の状態だからなんですよね。では、静電気でホコリを吸 着するナイロンブラシの類はどうなのでしょうか？ ブラシがマイナス電荷、ホコリがプラ ス電荷なんですか？ もしそうであれば、ホコリはどうやってプラスに帯電するのでしょう？ ２．たしか物質の帯電のしやすさには序列があって、その度合いの差が大きい物質どうしを擦り 合わせると、より強い静電気が発生するものだと記憶しています。こうやって発生させた静 電気を、導電性のある金属を通して別の非金属に送る（帯電させる）ことは出来ますか？ 効率はすごく悪そうですが、不可能ではない気がするのですが、いかがでしょうか。 以上が現在、私のなかで悶々と渦巻く疑問です。どうか解決へ導いてください。お願いします。
- harlly
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静電気の発生は２つ物体の摩擦や接触により、物体を形作る原子のなかの電子が偏って存在するようになるために起こります。ですから、片方は＋に帯電し、もう一方は－に帯電します。もちろん金属も原子の集まりですから、帯電します。しかし一般に金属は電気をよく通すので、アース（地球は大きいので電気を流しても電位が変わらない）に接触した瞬間に静電気はアースに流れ、帯電は無くなります。 静電気を利用しているものといえばコピー機があります。コピー機は紙を帯電させ、（帯電原理は省略します）黒い粉（トナーと言います）を付着させ、熱などで紙に焼きつけ文字等を描いています。
- 参考URL：
- 高校時代の物理の教科書
補足
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