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接触帯電

接触帯電
接触帯電
  1. 接触帯電とは? contact electrification 【図解】
    1. 接触帯電のメカニズム
    2. 接触帯電の事例

接触帯電とは? contact electrification 【図解】

英語:contact electrification  中国語:接触带电

2種類の異なる物質を接触させると一般に電荷が移動し,それぞれの物質を⊕正、⊖負に帯電させる、これを接触帯電現象と言う。

又、接触帯電と似た帯電として 摩擦帯電   剥離帯電 があります。

接触帯電のメカニズム

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。両物体が初め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は,2つの物体が接近し,接触し,分離して帯電する過程の原子モデルの説明である。

原子はマイナス電荷の電子が軌道に存在し、原子核にはプラス電荷の陽子が電子数と同じだけ存在するので電気的は中性を保っている。

原子には電子を放出しやすいものと電子を受け取りやすいものがあり、両者を接近、接触させると電子の移動が起こる。

その結果、電子を受け取った原子はマイナスに電子を放出した原子はプラスに帯電する。

メカニズム

メカニズム

接触帯電の事例

例えば,射出成形でプラスチックを成形するとき,金型に密着した製品は極めて強く帯電し,金型から離れる時に静電気放電が起こる。これは,こうして成形されたプラスチック製品を注意深く見ればよくわかる現象である。すなわち,この種の製品の,普段手が触れない部分(内部や裏面など)に,必ずといって良いほど小さな雷の稲妻が走ったような跡が見られる。

 

これは静電気放電が起こった跡に電荷が残り,そこに空気中のほこりが付着した結果現れた模様で,ほこりの付着状態で電荷の分布状態を見ていることになる。

静電気放電によってできる電荷模様をスタチックマーク(Static Mark)又はスタテックマークともいう(図1.2)。清浄な状態の製品を製造する現場などでは,このように帯電した材料ができることは好ましくない。

スタチックマーク、スタテックマーク

画像出典先:静電気の基礎と帯電防止技術 村田雄司 (著)

 

この例でわかるように,二つの物体(高分子と金型)が特に良く密着した場合に,接触だけで多量の電荷が発生する現象が起こる。密着度が悪いとこの接触帯電はほとんど問題にならない。
接触帯電は,二つの物体が接近し,接触することによって起こる。2物体が接近し,接触すると,一方の物体の表面からもう一方の物体の表面へ電荷担体(電子あるいはイオン)が移動し,その結果として図1.3に示すように接触界面で電荷の分離が起こる。

接触帯電

接触帯電 画像出典先:静電気の基礎と帯電防止技術 村田雄司 (著)

電荷の移動は必ずしも一方から他方へと決まったものではなく,両方から異なった電荷担体が移動する場合もあると考えられるがともかく接触するとほとんど瞬間的にこの電荷移動が起こって帯電する。

なぜ接触した時に電荷担体が移動するかという問題はなかなか複雑で,現時点でもなおはっきりしていない要素が多いが,電荷担体が電子の場合は接触する。表面の電子のエネルギー的な優位性による。

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