静電気ではできないですか

質問

(1)静電気をライデンビンに溜めて、モーターを回すことはできますか。
(2)検流計で静電気を測ることはできますか。
(3)静電気の電圧は何万Ｖなのに体に流れてもピリっとしかしませんが、コンセントの１００Ｖが体に流れると危険といいますが、この違いは何ですか。

自由研究を考えていますが、調べても出てきません。どうぞよろしくお願いします。

回答No.2

ringouri · ベストアンサー

(1) ライデン瓶では無理です。ライデン瓶は一種の蓄電器ですが、静電容量が小さいので、電圧が高くても、大きな電流を取り出すことができません。モーターを回すには電力（電圧×電流）がかなり必要ですが、ライデン瓶には、その能力がありません。でも、静電容量の大きな蓄電器を使えば可能です。コンピュータの電源回路に使う大容量の電解コンデンサ（←蓄電器のことです）でオモチャのモーター（扇風機）を回している実験を見たことは有りませんか？また、これをもっと大規模にして電気二重層キャパシタ（←これも蓄電器のこと）というものを作ると電気モーターで自動車を動かすことも出来ます。

(2) 通常の検流計では無理です。最初にぴくっと一瞬指針が動くかも知れませんが、静電気の電圧を測ることは出来ません。超高インピーダンスの電位計（静電気メータ）を用いて測りますが、高価なもので、個人で自由研究の実験に使うには、ちょっと無理かと思います。

(3) No.1さんの回答にあるように、感電の危険度は電流の大きさと持続時間に依存するもので、電圧とは直接関係ありません。人間の体表面に流れる電流が1mA（ミリアンペア）を越えると要注意です。
ライデン瓶（あるいは衣服）に溜まった静電気の電圧が何千Vか何万Vあっても、流れる電流が少なく持続時間も短いので、生命に重大なダメージは与えませ。しかし、コンセントのAC100Vは20A以上の電流を続けて流す能力があるので、それに触る体の放電抵抗が1000Ωだとすると、100mAの電流が流れることになり、非常に危険です。風呂場などで感電すると、100Ω以下の放電抵抗となり、1A以上の電流が体に流れ続けて死に至ります。
なお、体の中（皮膚の下）を電流が流れる場合には1mA以下でも心臓や脳に重篤な損傷を与えることになります。

電気工学を勉強して、電圧、電流、電力、エネルギー、静電容量、インピーダンス等の関係を理解すれば、いろいろ定量的な解析が可能になります。

補足

丁寧な解答ありがとうございます。コンデンサーですか、どんどん自分の許容範囲を超えて、物理の世界に足を踏み入れてしまいましたね・・・。せっかくですから、少し勉強してみます。あとひとつ、質問させてください。静電気とはどれだけ溜めても、一瞬で放電されるので、やはり、モーターを数十秒だけでも回すことは不可能なのでしょうか。可能な場合、どの種類のコンデンサーを購入すれば良いでしょうか。

回答No.3

ht1914

モーターを回すということであれば
摩擦電気ではなくて電池を作られてはどうですか。
溜まっている電気と流れる電気とでは同じ１クーロンといっても決定的に難しさが異なります。
１クーロンの電気は溜めることが出来ません。電流が流れて１クーロンの電気が移動したという場面は簡単に作ることが出来ます。乾電池で豆球に電流を流して点灯したとき１アンペアー前後の電流は流れています。１アンペアーの電流で１秒間に移動する電気量が１クーロンですから１クーロンはこの場合難しい量ではありません。
雷の一回の放電で移動する電気量が数クーロンだということですから違いのイメージが取れると思います。

お礼

ありがとうございます。娘の自由研究に付き合っているのですが、今回、電池ではなく、静電気を溜めてそれを使ってやってみたいようで、なんともそんなことができるのかと悩んでいます。自分が学生の頃物理が苦手だったものでクーロンやコンデンサーなどに苦手意識を持っていたので今はさっぱりわかりませんが、時間を見つけて勉強したいと思います。ありがとうございました。

回答No.1

yasu2209

回答がつかないようなので、基本的なことだけ回答します。

３）から回答したほうが分かりやすいと思います。

感電において人間に危害を及ぼすのは電圧ではなく電流量が大きな因子となっています。
電流というのは電荷量の移動のことですが、静電気の場合、電圧は高くても電荷量の絶対値が少ないため、電流はほとんど流れません。
これに対し、コンセントの１００Ｖの場合は次から次へと電荷が供給されるため大電流（連続的という意味）が流れてしまいます。
つまり電流量が多くなり危険となります。

今説明したように静電気は電荷量としては非常に小さい量です。ですからこの小さい量での電流を検流計で図ることは困難でしょう。もちろんかなりの量たまった電荷量（例えば雷の電荷量）の流れを適当な抵抗値でゆっくり流してやれば計れるでしょうが、一般的な、服にたまるくらいの静電気ではむつかしいと思います。
　計算すれば出てくるのでしょうが、確か地球の表面全部にたまる表面電荷量でもそんなにたいした電流にはならなかったと記憶しています。

そういうわけですからライデンビンにたまるくらいの電荷量ではモーターは回せないと思います。

計算もせずに昔の記憶を頼りの回答ですので、他の回答者の方、補足があればお願いします。
先ず手がかりとして読んでいただければ結構です。

お礼

（３）の解答がやっと理解できました。素朴な疑問に答えていただき、恐縮です。ありがとうございました。