電気と電荷、静電気力

電気と電荷、静電気力

こちらのページでは高校物理における電磁気学の基本である

 

・電気と電荷
・静電気力

 

について解説しています。

 

電気と電荷

私たちが生活するうえで、「電気」という言葉を良く使用すると思います。

 

そして、私たちの身の回りにある、例えば机であったりパソコンであったり、
細かい視点で見るとすべての物質は原子から構成されています。

 

高校化学のページにても原子の構造について解説していますが、
原子は原子核(陽子+中性子)と電子から構成されます。

 

こちらのページにも原子の構成イメージ図を載せさせて頂きますね。

 

 

 

原子の構造の中でも陽子と電子は各々正、負の電気を持ちます
(中性子は電気的に中性)。

 

そして、物体が持つ電気のことを電荷と呼びます。

 

さらに電荷が有する電気の量のことを電気量と呼び、
特に電子が持つ電気量の大きさを電気素量eと呼び、-1.602 × 10^-19 C(クーロン)です。
(こちらの化学的な視点から解説している原子の構造のページでも解説しています)。

 

 

静電気力

ある二つの物体をこすり合わせると、電子を出しやすい物質から電子を受け取りやすい物質へ
電子が移動します。

 

電子の電荷は負であるため、電子を出した物質の電荷は正に、受け取った物質の電荷は負に
なります。

 

このように、電子授受(片方の物質が電子をだし、もう一方が電子を受け取る)により、
物体が電荷を帯びることを、帯電と呼びます。

 

下記に帯電のイメージ図を示します。

 

 

ここでは電子を出しやすいものの例としてガラス棒、電子を出しにくいものの例として絹を使用し、
擦った場合を考えます。

 

電子を出しやすいものは電子を出し、電子は負の電荷を帯びているため、
自身は正に帯電します。
 
逆に電子を出しにくいものは電子を受け取り、電子は負の電荷を帯びているため、
自身は負に帯電します。
 
 
帯電時は電子の授受(移動)のみが起こっているため、全体として電子の総数は変化せず、
このことを電気量保存の法則と呼びます。

 

 

さらに、二つの帯電した物体の間には電気的な力が働き、

 

@同じ符号(正と正もしくは負と負)に帯電したもの同士では斥力(反発する力)
A正と負に帯電したもの同士では引力(引き合う力)
 
が働きます(下記イメージ図)。

 

この斥力や引力の電気的な力のことを静電気力と呼びます。

 

 

 

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