電磁気

電流とは?電子との関係や公式をわかりやすく解説!

部屋のライト、冷蔵庫、電子レンジ、スマホ、パソコン・・・。

 

生活に欠かせない電気製品にはみんな電気が流れていますね。

 

その「電」気の「流」れを『電流(でんりゅう)』と言いますよ。
でも、電流は目に見えないので、何だかイメージしづらいですね。

 

コンセントに電源コードをさすと、照明が点いたり電気製品が動いたりします。
そこではじめて、「電流が流れてるなー」と思いますよね。

 

よく考えると謎が多い電流。

 

物理学的には、その目に見えない正体も大きさの求め方もちゃんと分かっているんですよ。

 

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クーロンの法則!公式と問題もわかりやすく解説!

今回からは、電磁気分野の物理編に入りますよ。

 

難しくありませんよ、ただね・・・ボリュームが多いだけです!
一歩一歩、一緒に進めていきましょうね!

 

では、静電気力(せいでんきりょく)またはクーロン力の大きさが分かる『クーロンの法則』から学んでいきましょう。

 

「静電気力」という言葉は、物理基礎でも学びましたね。

 

静電気力については、

 

  • 違う符号の電荷(でんか)同士には引力が働き、同じ符号の電荷同士には斥力(せきりょく)が働く
  • 2つの電荷の電気量が大きいほど、2つの電荷の距離が近いほど静電気力は大きい

 

という「静電気力の向き」と「静電気力の大きさが変わる条件」の知識で止まっています(忘れていたら、こちらですぐに復習!)。

 

さて、静電気力の実際の大きさはどう求めれば良いの?という疑問に答えてくれるのが、『クーロンの法則』なんですよ。

 

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箔検電器の原理!静電誘導で帯電を調べる仕組みを図解!

物質同士をこすり合わせると、静電気(せいでんき)が起きますね。
正負どちらの電気を帯びやすいか、は物質によって違うのでした。

 

もっと正確に言うと、温度や湿度、こすり合わせるものの形や表面状態によっても、ちょっと変わってきますよ。

 

では、この物質が帯電(たいでん)しているのか、帯電しているなら正負どちらなのか調べるには、どうしたら良いのでしょうか?

 

簡単に調べるための装置が、『箔検電器(はくけんでんき)』です。
中学理科でも、少し習いましたね。

 

物質を近づけると、2枚の箔が開閉するのです。
それを見れば、物質が帯電しているか、正負どちらに帯電しているか、簡単に分かってしまいますよ。

 

ただし、うまく使うには、『箔検電器』の原理をよく知っておく必要がありますね。

 

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静電誘導と誘電分極の違いとは?原理をイメージで解説!

静電気(せいでんき)が発生する仕組みは、こちらでお話しましたね。

 

髪の毛を下敷きでこすると、髪の毛から下敷きに電気が移動します。
髪の毛は正に帯電(たいでん)し、下敷きは負に帯電するので、引きつけ合うわけですね。
物体同士を直接こすり合わせて、2つの物体を帯電させたから、引きつけ合うのでした。

 

あれ?ちょっと待ってください。
セーターで下敷きをこすって帯電させた後、髪の毛に近づけたら逆立ちますよね。

 

髪の毛は電気的に中性で帯電していないし、下敷きと直接くっついていませんよ。
なぜ髪の毛は下敷きに引き寄せられてくるのでしょうね?

 

タネも仕掛けもちゃんとありますよ。

 

それを理解するポイントが、『静電誘導(せいでんゆうどう)』と『誘電分極(ゆうでんぶんきょく)』と呼ばれる現象なんですね。

 

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導体と不導体の違い!電子の動きがポイント!

現代の人間の生活には、電気が欠かせませんね。

 

冷蔵庫、テレビ、洗濯機、パソコン、スマートフォンなどなど・・・。
電化製品があるから、便利な生活を営むことができますよね。

 

電化製品は、充電したりコンセントにつないだりして使います。
ですから、電気を通しやすい物質でできているはずですね。
でも、スマートフォンや冷蔵庫を触っても感電しないのはなぜでしょう?

 

それは、人間が触る部分を、電気を通しにくい物質でカバーしているからなのですね。

 

身の周りには大きく分けて、「電気を通しやすい物質」と「電気を通しにくい物質」があります。
小中学校の理科でも、「金属は電気をよく通す!」とか「ゴムは電気を通さない!」とか調べましたね。

 

科学の世界では、「電気を通しやすい物質」を『導体(どうたい)』、「電気を通しにくい物質」を『不導体(ふどうたい)』と言いますよ。

 

ところで、電気を「通しやすい」と「通しにくい」物質って、何が違うのでしょうか?

 

また、物質をつくっている原子(げんし)の構造まで戻ってみましょうか。

 

原子は、正の電気を帯びた原子核(げんしかく)と負の電気を帯びた電子(でんし)でできています。
電気つながりで何か分かりそうですよ。

 

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静電気と帯電の関係!電気量保存の法則!

静電気(せいでんき)』と聞いて、あなたは何を思い浮かべますか?

 

毛糸のセーターを脱ぐときにパチパチッとくるあの感じですか?
あれは痛いし、何よりビックリします!

 

それとも、下敷きで頭をこすって、髪の毛を逆立てて遊んだ小学校での思い出ですか?
私もよくやってましたけど、楽しいですよね。

 

実は、静電気が関係する現象や装置はたくさんあるんですよ。

 

ピカッゴロゴロ・・・とくる雷、
スマートフォンやゲームなどのメモリーカード、
学校やコンビニに置いてあるコピー機、
花粉の季節に大活躍するマスクや空気清浄機、
エレベーターやスマートフォンのタッチパネル、
などなど・・・・・・

 

人間の生活にとても役立っているんですね!
それは、科学者たちが、電気の正体や静電気が発生する仕組みを解明したからなのです。

 

では、『静電気』が発生する仕組みについて詳しく見ていきましょう。

 

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