静電気とは何か(仕組みと原理)


冬になると発生しやすくなる「静電気」。
セーターを脱ぐときや、ドアノブに触るのが恐怖、という人も多いでしょう。


今回は、静電気とは何か、その仕組みと原理について説明したいと思います。



まず、静電気とは、

流れずに、物質内にたまっている電気

のことを指します。
物質内に電気が溜まるとはどういうことか説明していきましょう。



電気のもととなるのは、物質内の「電子」です。
(詳しくはコチラ→電気とは何か


物質ごとに電子を引き付ける力が違うため、電子を引き付けにくい物質と、電子を引き付けやすい物質が触れると、電子は引き付けやすいほうに移動します。

下の図の例で言えば、手で紙を触ると、手から紙に電子が移動します。

電子はマイナスの電気を持っているため、マイナスを失った手のひらは電気的にはプラスとなります。



今後は、電気的にプラスとなった手で、ドアノブを触るとします。

金属でできたドアノブは、比較的電子を引き付けやすいため、表面には多くの電子が溜まっています。
(これが、静電気が溜まっている状態です。)

そこを電気的にプラスの手のひらで触ると、プラスに引っ張られて、マイナスの電子が急激に手のひらに移動してきます。(電子が移動した=電気が流れた、ということです。)

その電子の移動による刺激が、パチッと言う音や、皮膚の表面の痛みの正体です。



以上が静電気が発生する原理です。
ちなみに、物質ごとの電子の引き付けやすさは以下の図の通りです。

冬に静電気が発生しやすいのはなぜか


最後に、冬に静電気が発生しやすい理由を説明します。


夏は一般的に湿度が高いことが多いため、物質の表面を水分が覆っている状態となっています。
電子は水分中を移動できるため、物質表面の水分をつたって拡散していきます。

そのため、一か所に電子が溜まることがないので、触れてもパチッとなることが少ないのです。



一方冬は空気が乾燥しているため、物質の表面の水分が少ない状態です。

電子は空気中を進むことはできないため、物質表面に水分がないと移動することができず、一か所に貯まった状態となります。

その貯まった部分を触ることで、パチッと静電気が発生するのです。


静電気の発生を防止したい場合は、手のひらをなるべく「マイナス」でも「プラス」でもない状態にしておくことが重要です。

先ほどの表で言えば、木は人間の皮膚よりプラスになりやすいので、木を触ると、木からゆっくり手の平に電子が入ってきて、手のひらのプラスと中和されて、プラマイゼロになるわけです。

こうした理由から、ドアノブを触る前に、木を触っておくと、静電気のパチッを防止することができるのです。(それでもパチッときたらすみません。)

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