基本問題355 静電気

静電気と帯電の仕組み

直感的理解
摩擦帯電では電子が一方の物体からもう一方へ移動します。ガラス棒を絹でこすると、ガラスから絹へ電子が移り、ガラスは正、絹は負に帯電します。エボナイト棒を毛皮でこすると逆に毛皮からエボナイトへ電子が移り、エボナイトは負に帯電します。「電荷が生まれる」のではなく「電子が移動する」ことがポイントです。

帯電の種類：

代表的な帯電列（正→負の順）：

帯電列で左の物質は電子を失いやすく（正に帯電）、右の物質は電子を受け取りやすい（負に帯電）。

(1) ガラス棒を絹でこすったとき：

ガラスから絹へ電子が移動 → ガラス棒は正に帯電

(2) エボナイト棒を毛皮でこすったとき：

毛皮からエボナイトへ電子が移動 → エボナイト棒は負に帯電

答え：
(1) ガラス棒は正に帯電する（電子を失う）
(2) エボナイト棒は負に帯電する（電子を受け取る）
補足：力の見落とし防止チェックリスト

力を列挙する際は、①重力 ②垂直抗力 ③張力 ④摩擦力 ⑤弾性力 の順に確認し、接触力と遠隔力を分けて図示すると見落としを防げます。

Point

摩擦帯電の本質は電子の移動。帯電列を覚えておくと、どちらが正/負に帯電するかすぐわかる。電荷の総量は保存される。

🧮 数値計算で確認

\(B = 0.40\) T の磁場中を速さ \(v = 5.0\) m/s で移動する長さ \(l = 0.30\) m の導体棒：

$$\mathcal{E} = Blv = 0.40 \times 0.30 \times 5.0 = 0.60 \text{ V}$$ $$R = 3.0 \text{ Ω のとき } I = \frac{\mathcal{E}}{R} = \frac{0.60}{3.0} = 0.20 \text{ A}$$ $$F = BIl = 0.40 \times 0.20 \times 0.30 = 0.024 \text{ N}$$