【中2理科】静電気が発生するしくみとポイント

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中学2年理科。今日のテーマは「静電気」とです。原因となる粒子は電子になります。しっかりとポイントを押さえていきましょう。

静電気のしくみ

静電気とは、電流が流れにくい物質である絶縁体どうしを摩擦することで生じる電気です。こすり合わせる、つまり摩擦を起こすことで、「電子」という-の電気を帯びた粒子が移動することで生じます。

下の図のように、2種類の物質を用意します。静電気が発生する前は、物質の中にあるプラスの電気を帯びた粒子と、マイナスの電気を帯びた粒子が同じ数ずつあります。ということは、物質全体で、どちらも電気を帯びていない状態です。

静電気1

この2種類の物質をこすり合わせる、摩擦させると、次の図のように、マイナスの電気を帯びた粒子である電子が、一方の物質から他方の物質に移動します。

静電気2

マイナスの電気を帯びた粒子「電子」が移動することで、電子が出ていった方の物質は、プラスの粒子の方が多い状態になり、全体的にプラスの電気を帯びます。一方、マイナスの電気を帯びた粒子「電子」がくっついた方の物質は、マイナスの粒子である電子の方が多い状態になります。

このように、摩擦により物質が電気を帯びる現象を「静電気」と呼ぶのです。

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引きつけ合う・しりぞけ合う力

摩擦したものどうしは、上の図のように、プラスとマイナスの異なる種類の電気を帯びます。異なる種類の電気を帯びると、物質どうしの間に「引き合う力」が発生します。下敷きを髪の毛にこすり付け、ゆっくり離すと、髪が下敷きにくっつくのはこのためです。

帯びる電気の種類によって、引きあったり、しりぞけ合ったりします。

  • プラス(+)プラス(+)→しりぞけ合う
  • プラス(+)マイナス(ー)→引き合う
  • マイナス(ー)マイナス(ー)→しりぞけ合う

放電

摩擦によって静電気が生じると、一方の物質にマイナスの電気を帯びた粒子「電子」がたまります。上の図で言うと、ストローに電子がたまっている状態です。このストローを指でそっと触れてみると、たまっていた電子が一気に指に向かって流れ込んできます。この現象を「放電」といいます

つまり、電流の正体は電子の流れだということがこれで分かるのです。

静電気の確認問題

  1. 摩擦によって生じる電気を何というか。
  2. 電流が流れにくい物質を摩擦した場合、摩擦したものどうしは同じ種類の電気を帯びるか。それとも、異なる種類の電気を帯びるか。
  3. 2の場合、物質どうししりぞけ合うか、引き合うか。
  4. 摩擦することに移動するマイナスの電気を帯びた粒子を何というか。
  5. 摩擦によってたまった粒子が一気に流れる現象を何というか。

確認問題の解答

  1. 静電気
  2. 異なる種類の電気を帯びる
  3. 引き合う
  4. 電子
  5. 放電

【練習問題】静電気

静電気問題発泡スチロールでできた球a、bを、それぞれ異なる材質の布でこすって右図のように棒にひもでつるしたところ、球aと球bが引き合った。次に、別の布でこすった発泡スチロールでできた球cを球bに近づけたところ、図のようにしりぞけ合った。これについて、次の各問いに答えよ。

(1)この実験で使った、発泡スチロールも布も電流が流れにくい物質である。電流が流れにくい物質を何というか。

(2)球aと球bが引き合ったことから、球aと球bは同じ種類の電気を帯びているか、異なる種類の電気を帯びているか。

(3)球cが+の電気を帯びていたとすると、球aは+と-のどちらの電気を帯びているか。

(4)球aをこすった布と、球cをこすった布を近づけるとどうなるか。簡潔に答えよ。

(5)次の文章は、この実験についてまとめたものである。文中の( )に適する語句や記号を書き入れよ。

電流が流れにくい物質どうしをこすり合わせると、一方の物質から他方の物質に( ① )の電気を帯びた粒子である( ② )が移動する。したがって、こすり合わせたものどうしは( ③ )種類の電気を帯びる。このように、電流が流れにくい物質どうしの摩擦によって生じる電気を( ④ )という。

【解答・解説】静電気

(1)絶縁体(不導体)

抵抗が大きく、電流が流れにくい物質を絶縁体、または不導体といいます。絶縁体の「縁」を「緑」と書かないように注意しましょう。

(2)異なる種類の電気を帯びている。

同じ種類の電気には、しりぞけ合う力がはたらきます。+と+、-とーの場合はしりぞけ合います。異なる種類の電気には、引き合う力がはたらきます。+と-の場合は引き合います。

(3)マイナス(-)

球cが+の電気を帯びているので、球cとしりぞけ合っている球bは、球cと同じ+の電気を帯びているとわかります。したがって、+の電気を帯びている球bと引き合っている球aは、球bと異なる-の電気を帯びています。

(4)引き合う。

摩擦した物質どうしは、異なる種類の電気を帯びます。これは、摩擦した一方の物質から、他方の物質に-の電気を帯びた粒子が移動するためです。球cは+の電気を帯びていることから、球cを摩擦した布は-の電気を帯びているとわかります。また、球aは-の電気を帯びていることから、球aを摩擦した布は+の電気を帯びているとわかります。したがって、布どうし異なる種類の電気を帯びているので、互いに引き合います。

(5)①-(マイナス) ②電子 ③異なる ④静電気

静電気は、絶縁体などの電流が流れにくい物質どうしを摩擦することで生じる電気です。摩擦によって、一方の物質から他方の物質に-の電気を帯びた電子が移動するためです。電子が出ていった物質は+の電気を帯び、電子を受けとった物質は-の電気を帯びます。したがって、摩擦したものどうし引き合う力がはたらきます。

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