静電気とは？　static electricity　【図解】

静電気とは？　static electricity　【図解】

静電気とは？　static electricity　【図解】

英語：static electricity　　中国語：静电气

静電気とは、物質内にたまった状態の電気のことです。すべての物質はプラス⊕とマイナス⊖の電気を持っており、正常時はプラスとマイナスの電気量が均衡状態になっています。

しかし、摩擦などが原因でプラスとマイナスの電気量のバランスが崩れることがあります。この状態でたまった電気が「静電気」です。

何故、静電気が発生？

異種の物体（固体か液体）が接触してのち分離すると静電気が起きる。両物体がもとは帯電していなくても，分離のときに電子の移動が起きて帯電する。図1.1は，２つの物体が接近し，接触し，分離して帯電する過程の説明である。

分離帯電　画像出典先：静電気を科学する高橋雄造 (著)

静電気は物体が２つに分かれるときに現れ，一方の物体が正に帯電するならば，他方は負に帯電する。こういった帯電は異なる種類の二物体の摩擦でもっとも典型的に見られる。現実には，物体が同種であっても，表面の汚れなどの状態の違いがあるので摩擦帯電が起きる。もともとは１つであった物体が２つに分かれるときにも帯電する。物体が電気的に中性（帯電していない）であっても，２つに分かれるときに帯電する。

２つの物体が接触していて，圧力がかかったり摩擦があったりして，そのあとに物体が分離すると静電気が起きやすいことを記憶してほしい。

静電気の極性とは

２つの異種物体が分離してどちらが正にどちらが負に帯電するかは，物体の材料の組み合わせで決まる。これについては，表1.1のような帯電列がわかっている。２つの物体を押しつけたり摩擦したりしてから分離して起きる帯電は，この序列で決まる。２つの物体の帯電列上の間隔が大きいければ，帯電しやすい。

帯電列表　画像出典先：静電気を科学する高橋雄造 (著)

分離によって物体の一方がある極性（たとえば正）に帯電すれば，他方の物体はこれと反対の極性（たとえば負）に帯電する。物体が導電性であって接地につながっていると，分離によって生じた電荷は接地へ逃げてしまうので，結果として帯電しない。ある物体が，接触または分離する相手によって正にも負にも帯電し得る。
帯電列の負の端にはテフロンやポリエチレンがある。通常、プラスチックは負に帯電する。正に帯電する材料は，羊毛や人の髪の毛のようなたんぱく質系のもの，プラスチックではナイロン（ポリアミド）である。
同じ材料でできている２つの物体でも，分離による帯電が生じる。それは，物体の表面は現実には汚れたり酸化したりしているからである。純粋かつ清浄な状態であれば表1.1の帯電列が成り立つが，大気中の実際の物体ではこれからずれることもある。

このように，物体が正か負のどちらに帯電するかは，接触・分離する相手である物体と面の状態で決まるが，日常の実際では，絶縁物が負に帯電しているのに出くわすことが多い。

静電気問題は，帯電の極性によって異なる場合がある。たとえば，静電気放電が絶縁物表面に残す傷跡は，帯電が負であると大きい。帯電の極性をいつでも区別して観察，記録することが必要である。

静電気たまるとどうなる？

人体への影響では静電気が蓄積されることで 筋肉の硬直による肩こりや腰痛、免疫力の低下、貧血などの症状が発生しやすくなります。

又、直接的には冬場に良く発生する車のドアをタッチする際の電撃によるショックです。

精密電子工場では静電気によるIC破壊防止の為に様々な対策が講じられています、更に印刷工場では静電気による設備不具合の防止の為に湿度をコントロールする為に徹底した空調管理を実施しています。

静電気と普通の電気の違い

静電気が一般の電気と違うところは電流が非常に小さいということです。たとえば、対象とする電流値は、一般の電気がＡ（アンペア）のオーダーであるのに対して、静電気ではpA～μＡ（10－12～10-6アンペア）のオーダーです。電流は、電荷の移動速度に関係した量ですから、電流が小さいということは電荷がほとんど動かないことを意味します。

これが、ほとんど移動しない「静電気」と呼ばれる所以です。また、電荷が移動せずに蓄積されると、結果的に高い電位となります。プラスチックス等の絶縁物や非接地状態の導体などに電荷が蓄積した場合に、このような状態が生じます。静電気の測定にあたっては、蓄積された電荷を逃がさない工夫が必要です。すなわち、電圧計には、入力インピーダンスが十分大きなもの（たとえばエレクトロメーター）を使います。リード線にはポリエチレンやシリコンゴムのように絶縁性の高い被覆を有するものを使用して電荷の漏洩を防がなければなりません。また、電位が高い場合には、放電が起きないような工夫が必要です。

＊静電気発生の詳細は下記の記事を参照してください。