静電気 せいでんき (せいでんき、static electricity)とは、静止 せいし した電荷 でんか によって引 ひ き起 お こされる物理 ぶつり 現象 げんしょう 。
滑 すべ り台 だい に接触 せっしょく して発生 はっせい した静電気 せいでんき によって髪 かみ が互 たが いに反発 はんぱつ している(反発 はんぱつ の例 れい )
猫 ねこ の動 うご きによって被 ひ 毛 け に静電気 せいでんき が蓄積 ちくせき され、発泡 はっぽう プラスチック製 せい の梱包 こんぽう 材 ざい が体 からだ にまとわりついている(引 び き寄 よ せの例 れい )
静電気 せいでんき は、物体 ぶったい (主 おも に誘電 ゆうでん 体 たい )に電荷 でんか が蓄 たくわ えられている(帯電 たいでん する)状態 じょうたい や、蓄 たくわ えられている電荷 でんか そのもののことを指 さ す場合 ばあい もある。電荷 でんか は常 つね に電界 でんかい による効果 こうか と磁界 じかい による効果 こうか を持 も つが、静電気 せいでんき と呼 よ ばれるのは電界 でんかい による効果 こうか が際立 きわだ っている場合 ばあい である。
物体 ぶったい に他 た の物体 ぶったい から摩擦 まさつ や強 つよ い力 ちから が加 くわ わると、負 まけ の電荷 でんか が移動 いどう して正 せい の電荷 でんか と負 まけ の電荷 でんか のバランスが崩 くず れ、それぞれ正 まさ に帯電 たいでん した状態 じょうたい と負 まけ に帯電 たいでん した状態 じょうたい になる[ 1] 。これらは同 おな じ種類 しゅるい の電荷 でんか は互 たが いに反発 はんぱつ し(斥力 せきりょく )、違 ちが う種類 しゅるい の電荷 でんか は引 ひ き合 あ う(引力 いんりょく )という性質 せいしつ をもち、これらの力 ちから を静電気 せいでんき 力 りょく という[ 1] 。
発見 はっけん は古 ふる く、紀元前 きげんぜん 600年 ねん 頃 ごろ にはタレス による摩擦 まさつ 帯電 たいでん についての記述 きじゅつ が存在 そんざい している。電池 でんち や電磁 でんじ 誘導 ゆうどう の原理 げんり が見 み い出 だ されるまで、電気 でんき といえば静電気 せいでんき のことであった。あまり使 つか われない用語 ようご だが、対義語 たいぎご として動 どう 電気 でんき がある。ただし、静電気 せいでんき 学 がく では動 どう 電気 でんき という言葉 ことば は使 つか われることはほぼなく、動 どう 電気 でんき の定義 ていぎ のものであっても、静電気 せいでんき の現象 げんしょう として扱 あつか われることがほとんどである。
しばしば、摩擦 まさつ 帯電 たいでん によって生 しょう じる電荷 でんか のことを指 さ して静電気 せいでんき と呼 よ ぶが、本来 ほんらい は摩擦 まさつ 帯電 たいでん も静電気 せいでんき 現象 げんしょう の一 ひと つでしかない。例 たと えば圧 あつ 電 でん 効果 こうか なども静電気 せいでんき の範疇 はんちゅう である。雷 かみなり もまた、雲 くも に蓄 たくわ えられていた静電気 せいでんき によって引 ひ き起 お こされる放電 ほうでん 現象 げんしょう である。
英語 えいご の electricity (電気 でんき )という言葉 ことば を最初 さいしょ に使 つか ったのはトーマス・ブラウン で1646年 ねん のことだが、これはウィリアム・ギルバート が1600年 ねん に使 つか ったラテン語 らてんご の新語 しんご electricus が元 もと になっている。なお、electricus という言葉 ことば は13世紀 せいき ごろから使 つか われていたが、ギルバートは初 はじ めてこの言葉 ことば を「琥珀 こはく のようにものを引 ひ き付 つ ける特性 とくせい (つまり静電気 せいでんき )」という意味 いみ で使 つか った。ギルバートは摩擦 まさつ によって effluvium (目 め に見 み えない放出 ほうしゅつ 物 ぶつ )が取 と り除 のぞ かれることでその物体 ぶったい がものを引 ひ き付 つ けるようになると考 かんが えており、電荷 でんか という考 かんが え方 かた には至 いた っていない[ 2] 。
日本 にっぽん においても静電気 せいでんき 学会 がっかい によって応用 おうよう 方法 ほうほう や事故 じこ 防止 ぼうし の方法 ほうほう が研究 けんきゅう されている。
セロハンテープの同 おな じ電荷 でんか による反発 はんぱつ
セロハンテープの異 い 電荷 でんか による引 ひ き寄 よ せ
もっとも身近 みぢか な静電気 せいでんき は、2種類 しゅるい の誘電 ゆうでん 体 たい (絶縁 ぜつえん 体 たい )の摩擦 まさつ によって生 しょう じる。誘電 ゆうでん 体 たい をこすり合 あ わせたときに生 しょう じる静電気 せいでんき の符号 ふごう は、物体 ぶったい の組 く み合 あ わせによってきまる。組 く み合 あ わせたときに正 せい の電荷 でんか を生 しょう じるものを右 みぎ に、負 まけ の電荷 でんか を生 しょう じるものを左 ひだり になるように並 なら べると、誘電 ゆうでん 体 たい を一直線 いっちょくせん 上 じょう に並 なら べることができ、この配列 はいれつ のことを帯電 たいでん 列 れつ と呼 よ ぶ。帯電 たいでん の極性 きょくせい は帯電 たいでん 列 れつ によって決 き まり、異 こと なる物質 ぶっしつ 間 あいだ の帯電 たいでん では帯電 たいでん 列 れつ が離 はな れているほど高 たか くなる。
この他 ほか 、帯電 たいでん した物体 ぶったい への接近 せっきん (静 しずか 電 でん 誘導 ゆうどう および誘電 ゆうでん 分極 ぶんきょく )や、物理 ぶつり 的 てき な応力 おうりょく (圧 あつ 電 でん 効果 こうか )、温度 おんど 変化 へんか (焦 こげ 電 でん 効果 こうか )によっても生 しょう じる。実験 じっけん 用途 ようと や工業 こうぎょう 用途 ようと で静電気 せいでんき を利用 りよう する場合 ばあい には、ヴァンデグラフ起電 きでん 機 き のような静 しずか 電 でん 発電 はつでん 機 き や、コッククロフト・ウォルトン回路 かいろ のような昇圧 しょうあつ 回路 かいろ を用 もち いる。物体 ぶったい に蓄 たくわ えられている電荷 でんか は自分 じぶん 自身 じしん に反発 はんぱつ するため、静電気 せいでんき はもっとも広 ひろ がった状態 じょうたい 、すなわち物体 ぶったい の表面 ひょうめん に分布 ぶんぷ する状態 じょうたい がもっとも安定 あんてい であり、ファラデーケージ はこれを原理 げんり とする。
静電気 せいでんき の利用 りよう には、放電 ほうでん 現象 げんしょう を利用 りよう する場合 ばあい と、電荷 でんか による吸引 きゅういん や反発 はんぱつ 力 りょく を利用 りよう する場合 ばあい がある。電荷 でんか による力 ちから は距離 きょり の2乗 じょう に反比例 はんぴれい するため、これを利用 りよう する場合 ばあい には対象 たいしょう が細 こま かいほど適 てき している。このため、加速器 かそくき やイオンエンジン は究極 きゅうきょく の用途 ようと とも言 い える。産業 さんぎょう 分野 ぶんや でも、静 しずか 電 でん 植毛 しょくもう ・静 しずか 電 でん 塗装 とそう や集 しゅう 塵 ちり 装置 そうち のように霧 きり 状 じょう や煙 けむり 状 じょう の物質 ぶっしつ (分散 ぶんさん 系 けい や粉 こな 粒 つぶ 体 からだ )を扱 あつか う用途 ようと にしばしば利用 りよう されているほか、小型 こがた のアクチュエータ やモーター への応用 おうよう もある。静電気 せいでんき を応用 おうよう した電子 でんし 部品 ぶひん としては、一連 いちれん の圧 あつ 電 でん 素子 そし や水晶 すいしょう 振動 しんどう 子 こ 、焦 こげ 電 でん 素子 そし 、コンデンサ型 がた マイクロフォン などがある。これらは該当 がいとう 項目 こうもく を参照 さんしょう のこと。また、身近 みぢか な応用 おうよう として有名 ゆうめい なものの一 ひと つに、レーザープリンター や複写 ふくしゃ 機 き に用 もち いられる感光 かんこう ドラムの原理 げんり がある。
放電 ほうでん 現象 げんしょう の応用 おうよう では、放電 ほうでん のエネルギーを利用 りよう した点火 てんか 装置 そうち が代表 だいひょう 的 てき である。コンロ やライター などの身近 みぢか なガス点火 てんか 装置 そうち も圧 あつ 電 でん 素子 そし による静電気 せいでんき を利用 りよう している。また、空気 くうき 中 ちゅう での放電 ほうでん はオゾン の生成 せいせい に利用 りよう される。
日常 にちじょう 生活 せいかつ のなかではドアノブに触 ふ れたり自動車 じどうしゃ のキーを差 さ し込 こ むときに放電 ほうでん が起 お きて痛 いた みを生 しょう じることがある[ 1] 。日常 にちじょう 生活 せいかつ では絨毯 じゅうたん の上 うえ を歩 ある くことで床 ゆか と人体 じんたい との間 あいだ で静電気 せいでんき が生 しょう じたり、化学 かがく 繊維 せんい を用 もち いた衣服 いふく がこすれることによって帯電 たいでん したりすることがある。人体 じんたい 表皮 ひょうひ からの放電 ほうでん はおおむね痛 いた みを伴 ともな い、やけどの痕 あと が確認 かくにん できるものもある。
生活 せいかつ の乱 みだ れから血液 けつえき 中 ちゅう のマイナスイオンが不足 ふそく している状態 じょうたい になっていると、自然 しぜん とマイナスの電気 でんき を呼 よ び寄 よ せる帯電 たいでん 体質 たいしつ になりやすい[ 1] という言説 げんせつ があるが、そもそも「帯電 たいでん 体質 たいしつ 」というほどの個人 こじん 差 さ はないとされる[ 3] 。
なお、帯電 たいでん した物体 ぶったい は埃 ほこり や塵 ちり を吸 す い寄 よ せるため、美観 びかん を損 そこ ねるなどの影響 えいきょう もある。
イヤホン から、微弱 びじゃく な電気 でんき ショック が発生 はっせい する可能 かのう 性 せい がある[ 4] [ 5] 。空気 くうき が乾燥 かんそう している場所 ばしょ や、合成 ごうせい 繊維 せんい などの特定 とくてい の素材 そざい を身 み につけている状態 じょうたい で、ハードウェアに静電気 せいでんき が帯電 たいでん した場合 ばあい 、イヤホンを通 とお して微弱 びじゃく ながら電気 でんき ショックがある。
自然 しぜん 放電 ほうでん
通常 つうじょう は流 なが れる電流 でんりゅう も小 ちい さく生命 せいめい 機能 きのう に影響 えいきょう を与 あた えることは少 すく ないが、可燃 かねん 性 せい 液体 えきたい や気体 きたい (可燃 かねん 性 せい 蒸気 じょうき も含 ふく まれる)、火薬 かやく などを扱 あつか う場所 ばしょ で火花 ひばな 放電 ほうでん が起 お こると、引火 いんか による爆発 ばくはつ や火災 かさい などの大 だい 事故 じこ になり得 え る。
セルフ式 しき のガソリンスタンド では、揮発 きはつ した可燃 かねん 性 せい 蒸気 じょうき (ヴェーパ)が突然 とつぜん に発火 はっか する現象 げんしょう が発生 はっせい する場合 ばあい が有 あ る。客 きゃく の乗降 じょうこう 時 じ の着衣 ちゃくい 等 とう における静電気 せいでんき 蓄積 ちくせき による火花 ひばな 等 とう が原因 げんいん とされ、注意 ちゅうい がうながされている[ 6] 。ガソリンスタンド従業 じゅうぎょう 員 いん は帯電 たいでん 防止 ぼうし の着衣 ちゃくい 等 とう の対策 たいさく をしているためにこうした事故 じこ はおこりにくいが、一般 いっぱん 客 きゃく の場合 ばあい は給油 きゅうゆ 前 まえ に給油 きゅうゆ 機 き に貼 は られている放電 ほうでん プレートに触 ふ れる事 こと が指示 しじ されており、事故 じこ 防止 ぼうし の対策 たいさく として実施 じっし されている。日本 にっぽん では2005年 ねん に客 きゃく が除電 じょでん 後 ご に店員 てんいん を捜 さが し回 まわ り、その後 ご 、給油 きゅうゆ を再開 さいかい したところ再 ふたた び静電気 せいでんき を帯電 たいでん していたため静電気 せいでんき 放電 ほうでん が起 お きてガソリンに引火 いんか した事故 じこ が起 お きている[ 1] 。
かつては自動車 じどうしゃ 自体 じたい が帯電 たいでん し静電気 せいでんき の原因 げんいん となっており、アースベルトにより静電気 せいでんき を逃 に がすといったことも行 おこな われていたが、現在 げんざい ではタイヤが導電性 どうでんせい の高 たか いものになっており自動車 じどうしゃ が帯電 たいでん することは見 み られなくなった。
鉄 てつ 粉 こ を集塵機 しゅうじんき に吸引 きゅういん 中 ちゅう に鉄 てつ 粉 こ とフィルターとの摩擦 まさつ により静電気 せいでんき のスパークが生 しょう じて出火 しゅっか する事故 じこ が起 お きている[ 1] 。
可燃 かねん 性 せい 混合 こんごう 気 き への引火 いんか 事故 じこ [ 編集 へんしゅう ]
酢酸 さくさん エチル の小分 こわ け作業 さぎょう 中 ちゅう に静電気 せいでんき 放電 ほうでん による火花 ひばな が酢酸 さくさん エチル蒸気 じょうき に引火 いんか し拡散 かくさん 燃焼 ねんしょう する事故 じこ が起 お きている[ 1] 。
人工 じんこう 衛星 えいせい の場合 ばあい は、太陽 たいよう 活動 かつどう が活発 かっぱつ な時期 じき に高 こう エネルギー電子 でんし 等 とう の影響 えいきょう で衛星 えいせい が帯電 たいでん して、放電 ほうでん が起 お きることにより、衛星 えいせい が全 ぜん 損 そん する例 れい もある(1973年 ねん のDSC-II、1982年 ねん のGOES-4、1991年 ねん のMARCUS‐A、1997年 ねん のINSAT‐2Dなど)。このような被害 ひがい を防止 ぼうし するためには、設計 せっけい ・組 く み立 た て段階 だんかい で各 かく 機器 きき や断熱 だんねつ カバーの接地 せっち を念入 ねんい りに行 い っておく必要 ひつよう がある。
静電気 せいでんき 対策 たいさく は帯電 たいでん 防止 ぼうし 対策 たいさく が基本 きほん となる[ 1] 。一般 いっぱん 向 む けには静電気 せいでんき 対策 たいさく グッズ等 とう が販売 はんばい されている[ 1] 。
接地 せっち
接地 せっち 設備 せつび の設置 せっち や帯電 たいでん 防止 ぼうし 服 ふく の着用 ちゃくよう など[ 1] 。
帯電 たいでん 防止 ぼうし
加湿 かしつ 、作業 さぎょう 物 ぶつ の所定 しょてい 時間 じかん の静 しずか 置 おけ 、帯電 たいでん 防止 ぼうし 剤 ざい の使用 しよう など[ 1] 。
除電 じょでん
除電 じょでん 装置 そうち (交流 こうりゅう 式 しき 、自己 じこ 放電 ほうでん 式 しき 、高周波 こうしゅうは コロナ式 しき )の使用 しよう など[ 1] 。
防 ぼう 爆 ばく 対策 たいさく
不 ふ 活性 かっせい ガスの利用 りよう など[ 1] 。
製造 せいぞう 現場 げんば における静電気 せいでんき 対策 たいさく [ 編集 へんしゅう ]
IC などの半導体 はんどうたい 部品 ぶひん や液晶 えきしょう は静電気 せいでんき による高 こう 電圧 でんあつ が素子 そし を破壊 はかい する恐 おそ れがあり、静電気 せいでんき によるほこりの付着 ふちゃく も嫌 きら う。電子 でんし 機器 きき や半導体 はんどうたい 部品 ぶひん や電子 でんし 部品 ぶひん 、HDD(ハードディスクドライブ)、液晶 えきしょう などの生産 せいさん 現場 げんば には静電気 せいでんき を発生 はっせい させない対策 たいさく や静電気 せいでんき を漏洩 ろうえい させる対策 たいさく や、静電気 せいでんき を除電 じょでん 中和 ちゅうわ するイオナイザーをはじめ、様々 さまざま な静電気 せいでんき 対策 たいさく が施 ほどこ されている。
また、作業 さぎょう 員 いん 自身 じしん の静電気 せいでんき 対策 たいさく として静電気 せいでんき が起 お こりにくいような服装 ふくそう をしたり、リストストラップや静電気 せいでんき 対策 たいさく 床 ゆか と静電気 せいでんき 対策 たいさく 靴 くつ を用 もち いて体 からだ の一部 いちぶ を電流 でんりゅう 制限 せいげん 抵抗 ていこう 成分 せいぶん を介 かい しアースに接続 せつぞく しておくなどの対策 たいさく も行 おこな われている。一般 いっぱん 家庭 かてい において、PC の内部 ないぶ を触 さわ るときなども、電子 でんし 部品 ぶひん に触 ふ れる前 まえ に筐体 きょうたい の金属 きんぞく 部分 ぶぶん に触 ふ れるなどして静電気 せいでんき を逃 に がすのが安全 あんぜん である。筐体 きょうたい の金属 きんぞく 部位 ぶい を触 さわ った瞬間 しゅんかん は人体 じんたい の電位 でんい と電子 でんし 機器 きき の筐体 きょうたい の電位差 でんいさ が無 な くなるが、人体 じんたい に対 たい して何 なに も静電気 せいでんき 対策 たいさく していない場合 ばあい 、筐体 きょうたい から手 て を離 はな した次 つぎ の瞬間 しゅんかん には、人体 じんたい の衣服 いふく などによる摩擦 まさつ 帯電 たいでん 等 とう の静電気 せいでんき 帯電 たいでん が始 はじ まり、非常 ひじょう に危険 きけん である。電子 でんし 機器 きき の内部 ないぶ などを手 て で触 ふ れる場合 ばあい は必 かなら ず人体 じんたい の静電気 せいでんき 対策 たいさく としてリストストラップの着用 ちゃくよう が必須 ひっす である。ホビー として各種 かくしゅ の電子 でんし 回路 かいろ などを扱 あつか う際 さい にも静電気 せいでんき には留意 りゅうい するべきであり、アース のためのクリップ付 つ きコードを接続 せつぞく するリストバンド や静電気 せいでんき 帯電 たいでん 防止 ぼうし 靴 くつ (安全 あんぜん 靴 くつ )などが市販 しはん されている。
小麦粉 こむぎこ の製造 せいぞう やカーボンブラックの製造 せいぞう でも粉塵 ふんじん 爆発 ばくはつ は静電気 せいでんき によるものが殆んどで往々 おうおう にして大 だい 被害 ひがい を起 お こす。
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