中2理科「真空放電」陰極と陽極の場所を覚える!

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中学2年理科。静電気を学習したあとに教科書に登場するのが「真空放電」です。放電管やクルックス管(真空放電管)を使った放電の実験です。テストや入試に登場するポイントは陰極と陽極の位置です。しっかりと実験内容をマスターしましょう。

真空放電とは

真空放電とは、放電管内の空気を抜いて、気圧が低い状態し、放電管の両端に高い電圧をかけることで起こる放電現象です。次の手順で実験を行います。

  1. 放電管内の空気を真空ポンプで抜き、圧力が低い状態にする。
  2. 誘導コイルを使って放電管の両端に高い電圧を加える。
  3. 管内のようすを観察する。

真空放電

放電管内に青い線が見えます。これは、放電管の両端に強い電圧を加えることで、放電管内に電流が流れたためです。この電流の正体は電子というマイナスの電気を帯びた粒子で、空気中の酸素や窒素原子と電子が衝突することで、青い光の線が見えるのです。

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誘導コイル

この実験で使う誘導コイルとは、高い電圧を発生させる装置です。よくテレビであっている科学実験で登場する、静電気発生させマシーンのようなものになります。

真空ポンプ

真空ポンプとは、その名の通り、放電管内の空気を抜いて真空に近い状態にする装置です。

クルックス管を使った放電現象

放電管よりも少し大きなクルックス管を使った放電実験もあります。クルックス管(真空放電管)の実験では、どれが何極なのかをしっかりと覚える必要があります。実験の概要は放電管の実験と同じです。

真空放電

クルックス管の両端に誘導コイルを使って高い電圧を加えると、図で言うとクルックス管の左側の陰極から明るい線が見え始めます。この線を「陰極線」といいます。

電子線

この陰極線の正体ですが、次の実験より、マイナスの電気を持った電子であることがわかりましたので、陰極線と言ってもいいのですが、「電子線」とも呼ばれるようになっています。

真空放電

クルックス管内の陰極線に対して、垂直になるように電圧を加えます。上の図では上側に-極、下側に+極を接続します。この状態で、クルックス管に電圧を加えると、陰極線は+極がある下側に曲がります。

このことから、陰極線の正体はマイナスの電気を持った電子だということがわかります。

  • 真空放電管ないの光の線を「陰極線」または「電子線」という。
  • 陰極線(電子線)の正体である電子は−極から+極に移動する。
  • 陰極線(電子線)の正体である電子は-の電気を持った粒である。

真空放電 練習問題

  1. 放電管内の気圧を低くした状態で、高い電圧を加えると発生する現象を何というか。
  2. 放電管内の空気を抜いて、気圧が低い状態にするために使う装置の名称を答えよ。
  3. クルックス管で真空放電を起こした場合に見られる白い線のようなものを何というか。
  4. 3は何極から何極に進んでいるように見えるか。
  5. 3の正体はマイナスの電気を帯びた粒子であるこの粒子の名称を答えよ。

解答

  1. 真空放電
  2. 真空ポンプ
  3. 陰極線(電子線)
  4. -極(陰極)から+極(陽極)
  5. 電子
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