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高校物理 絶縁体について 

  • 質問No.3915037
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  • 回答数6

お礼率 51% (109/211)

すみません。絶縁体というのがよくわかりません。
(1)絶縁体といってもすごく高い電圧をかければ電気を通しますよね?これは絶縁体内部の電子の移動が起こっているのでしょうか?それとも極板から電子が飛び出して電子が絶縁体の上を伝わっているということでしょうか?
(2)エボナイト棒って絶縁体ですよね?これってどうやって帯電させるのでしょうか?絶縁体が帯電する仕組みがイメージできません。
(3)正に帯電した導体があるとします。これを手でさわれば電子が導体に流れていくと思います。これに絶縁体のエボナイト棒を接触させると、エボナイト棒から電子が導体に流れこんでくるでしょうか?

すみませんが、簡単でかまいませんからどなたか高校生でもわかるように教えていただけないでしょうか?

回答 (全6件)

  • 回答No.6

ベストアンサー率 47% (1120/2361)

私もこの点ではいつももやもやしたものを感じています。
化学で考える電子の移動と物理で考えている電子の移動が合わないからです。
絶縁体ですから分子性かイオン性です。
分子でもイオンでも電子が余分に乗っかれば酸化状態が変わります。構造も変わります。酸化・還元反応が起こっているはずです。電子だけがふらふらとイオンや分子の上を飛び回るということは起こらないはずです。

(1)食塩水が電気を通すと言うとき、電子は極板から極板上にある物質に移っています。電気分解が起こります。極板上での変化が主です。イオンの移動は主ではありません。ましてや電子がイオンを伝わって移動するなてことは考えられてはいません。絶縁体に高電圧をかけた場合でも同じだろうと思います。食塩水の場合でも濃度が低くなると電圧をたかくする必要があります。
(2)摩擦電気ではこするというのがポイントになっています。元々帯電していない絶縁体をこすると帯電するのですがこの仕組みを説明したものをあまり見かけません。私はこすることによって電子の移動が起こるというのは納得できないものがあります。それだけの電圧を局部的に発生させることが出来るとは思えません。
「こする」と似たものに「磨く」があります。「磨く」でははっきりと物質表面の構造が壊れて剥ぎ取られています。こするをこの磨くに順ずるものと考えるとこする事によって表面の物質の構造が少し壊れていると考えていいでしょう。
帯電系列というのがあります。おおよそ極性の強さの順番になっています。極性の強い方が正に、弱い方が負に帯電します。有機物の炭化水素鎖の端の水素がちぎれて相手の物質の極性基にくっつけば正負の電荷が生じる事になります。帯電系列の内容とうまく合います。教科書にあるオキソニウムイオンの出来方のイメージです。
(3)上で考えたイメージではこれがまだ分かりません。
電子が流れ込んでいるのではないと書いてあるのをチラッと見たことがあるのですが「?」です。

私にもまだよく分かっていない中途半端な説明です。
お礼コメント
tanx00097

お礼率 51% (109/211)

回答ありがとうございました。
食塩水に電気を流すと、極板で電子のやり取りを起こして、そこで酸化還元反応をすると思います。それによって塩素?とか水素?が発生するのだと思います。
人体も電気が流れると酸化還元反応を起こしているのでしょうか?とすると体のどこかで物質が変化したり壊れたりしているってことでしょうか?それによって痛いと感じるのでしょうか?
どなたか詳しい方がいたら、よろしくお願いいたします。
投稿日時:2008/04/03 03:08
  • 回答No.5

ベストアンサー率 44% (1423/3185)

元の質問からは外れますが、、
人体もそれなりに電子やイオンが自由に(?)動ける材料でできています。
例えば、血液や細胞中にもそれなりにイオンがあります。
ので、電流は流れます。

ΩcmとΩmの換算
100Ωcm=1Ωmで良かったかと思います。

元の質問に関して
1. 高電圧をかけて、絶縁体内部を電流が流れるときには、絶縁物中の(通常は分子や原子に束縛されて、移動できない)電子が弾き出されて移動していくことが多いかと思います。(絶縁体の電子を弾き出すのは、電極から来た電子が高電圧で加速されて、原子にぶつかって、、という説明が多かったように思います。)
特に物体の表面(や異なる物質の堺、界面)では、電子の放出や取り込みが起こりやすい、水分などの付着がおきやすい、ので絶縁破壊しやすいのだとか。
また、絶縁物が気体の場合、宇宙線などである一定の割合で電子とイオンができていて、これが引き金になることもあります。
お礼コメント
tanx00097

お礼率 51% (109/211)

参考になる回答ありがとうございました。
投稿日時:2008/04/03 02:56
  • 回答No.4

ベストアンサー率 0% (0/0)

すいません その辺のことはまだ勉強してません。でもなんで感電するのかについては、神経や筋肉があるからじゃないでしょうか。そもそも筋肉などは電気で動いています。だから僕は少し前にコンセントにクリップ突っ込んで感電しました。その時の感電の恐ろしさは今も忘れられません。その時に筋肉がぞぉぉぉぉぉぉっとなりました。たぶん神経などは体の導線みたいなもんじゃないでしょうか。
その辺のことはまだ勉強してません本当にすいません。
お礼コメント
tanx00097

お礼率 51% (109/211)

回答ありがとうございました。
>だから僕は少し前にコンセントにクリップ突っ込んで感電しました。
よく死ななかったですね。そんなことするなんて勇気あってすごいと思います。
投稿日時:2008/04/03 02:52
  • 回答No.3

ベストアンサー率 0% (0/0)

ものすごく純粋な水は確かに絶縁体です。しかし水道局などから来ている水は塩素(消毒剤)などの不純物が入っています。純粋な水が電気を通さないのは不純物が含まれていないからです。なのでふろ上がりは絶対にコンセントには触らないでください。お風呂からあがりすぐにコンセントを触ると下手したら死にます。ふろ上がりでは体に水が付いてますので、電気を通し、50Vでも危なくなります。家庭のコンセントは100Vですので危ないです。なのであふろ上がりはコンセントには絶対に触らないでくださいね。 このほかにまだ質問したいことがあったら、どんどん質問してください。
お礼コメント
tanx00097

お礼率 51% (109/211)

そうだったのですか・・・怖いです・・
教えていただいてありがとうございました。
お言葉に甘えて質問させていただきます。
コンセントなどで感電してしまうと、その電気は地面とかに逃げるわけですよね?でも人間の体は金属ではないので自由電子はないと思います。いったい電流はからだの中でどのように伝わっていくのでしょうか?
それから物質の抵抗率についてネットで調べていたのですが、単位がΩ・cmになっています。これをΩ・mに直すにはどうしたらいいのでしょうか?
投稿日時:2008/04/02 13:39
  • 回答No.2

ベストアンサー率 0% (0/0)

絶縁体は電気を通しません。たとえばガラスで説明すると、アーク放電をおこす実験装置があるとします。それでその実験装置の端子(+)と端子(-)の間をガラスで仕切ったままで放電を起こすとガラスの表面を伝わって放電を起こします。これを沿面放電と言います。このようにガラスは電気を通さないのです。しかし、普段電気を通さないものだと思われているものが電気を通す時があるのです。それは低電圧では電気が流れない絶縁体です。たとえば木や紙などは高い電圧の電気を通します。このような絶縁破壊が起こる時もあるのです。(2)の帯電は静電気の仕組みですね。全ての物は正と負の電気をもともと持っています。もともとは電気的に中性です。それで擦り合わせると、正と負の移動が始まり、物質は+と-に分かれます。これが帯電です。
お礼コメント
tanx00097

お礼率 51% (109/211)

詳しい回答ありがとうございます。
すみませんが、もう一つ質問があります。
純粋な水は絶縁体と書いてありました。
よく親に濡れた手でコンセントの抜き差しはするなといわれたのですが、水は電気を通しにくいので別に関係ない気がしますがどうなのでしょうか?
投稿日時:2008/04/02 11:44
  • 回答No.1
(1)二つの場合があり、一つは内部絶縁が破壊される場合です。もう一つは空気でも何でもお構いなしに通る場合です。いずれも一度通ると取った部分がイオン化されるのでその直後は電気が通りやすくなります。
(2)こんなとこでしょうか、↓
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/denshi3.html
(3)多少は流れていきます。それだけ。エボナイト棒は不良導体なので莫大な電圧がかかっていない場合大して大きな電荷の移動はおきません。
お礼コメント
tanx00097

お礼率 51% (109/211)

回答ありがとうございました。
(3)は帯電していないエボナイト棒を、帯電している導体に接触させた場合という意味で書いたのですが、わかりにくくてすみません。
絶縁体は帯電している導体に接触しても、ちょっとしか電気の移動が起こらない、ということですね。
投稿日時:2008/04/02 11:48
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