風船が反発したり引き合ったり!?静電気の魔法を解き明かす簡単実験(静電気実験)

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験!

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冬の寒い日、セーターを脱いだ瞬間に「パチパチッ!」と鳴る不思議な音。下敷きで髪の毛をこすると、フワッと逆立つあの現象。誰もが一度は経験したことがあるのではないでしょうか? まるで魔法のように思えるこれらの現象の正体は、実は「静電気」という目に見えない小さな力の仕業なのです。

今回は、そんな身近にあふれる静電気の力を”見える化”する、とっても簡単な実験をご紹介します。風船を天井からつるすだけで、静電気の力の影響がよりよく見えますよ。さあ、下の動画をヒントに、科学の魔法の正体を一緒に探っていきましょう!

この実験を通して、風船にどんな力が働いているのか、そして、どのような条件でこの現象が起こるのかを探求することで、静電気の仕組みが驚くほどよく理解できるはずです。さあ、電気の世界への冒険に出発です!

用意するもの

風船×2

ハンカチまたはタオル(ウールや絹など、乾いた素材がおすすめです)

実験の方法

1 風船を一つ膨らませ、糸で天井からつるします。ブラブラと揺れるくらいが丁度いいですよ。

2 つるした風船を、ハンカチでキュッキュッと一方向に10回ほどこすります。

ハンカチで風船をこする様子

3 もう一つの風船も同じようにハンカチでこすり、天井の風船にそっと近づけてみましょう。どうなるかな?

こすった風船同士を近づける実験

4 今度は、風船をこすった後のハンカチを、天井の風船に近づけてみましょう。さっきと反応は同じでしょうか?

5 最後に、自分の服や髪の毛を風船でこすってから、天井の風船に近づいてみましょう。不思議なことが起こるかもしれません!

実験の仕組みを解き明かそう!

さて、実験では風船が逃げたり、逆にくっついてきたり、不思議な動きが見られたはずです。この現象の鍵を握るのが、すべての物質が持っている「プラス(+)」と「マイナス(-)」の電気です。

普段、物質はプラスとマイナスの電気が同量でバランスを取っています。しかし、物質同士をこすり合わせると、一方からもう一方へマイナスの電気を持つ「電子」が移動することがあるのです。これが静電気の正体です。

電子が移動しやすいかどうかは、物質の種類によって決まっています。その「なりやすさ」を順番に並べたのが、この「帯電列」です。

帯電列の図

拙著『科学検定3・4級』(講談社、桑子研)

この表で離れた位置にある物質ほど、こすり合わせたときに静電気が発生しやすくなります。例えば、風船(ゴム)とハンカチ(今回は絹としましょう)をこすると、帯電列で右側にある絹から、左側にあるゴムへ電子が移動します。

その結果、風船は電子をたくさん受け取ってマイナスに、ハンカチは電子を失ってプラスに帯電するのです。

風船と布の間の電子の移動

電気には、とても大切なルールがあります。それは、

同じ種類の電気(マイナスとマイナス、プラスとプラス)は反発しあう(しりぞけあう)

違う種類の電気(プラスとマイナス)は引きつけあう

ということです。このルールを頭に入れて実験結果を見てみると…?

【結果1】こすった風船どうしを近づけると…

反発しあう二つの風船

どちらの風船もマイナスに帯電しているので、お互いに「あっちへ行って!」と反発しあうのです。触れてもいないのに力が働くなんて、面白いですよね。

【結果2】こすったハンカチを近づけると…

風船と布が引き合う様子

今度は、マイナスの風船とプラスのハンカチなので、お互いに「大好き!」と引きつけあうわけです。

【結果3】自分自身を風船に近づけると…

風船で体をこする

人と風船が引き合う

なんと、人も風船に引き寄せられました! これは、風船で体をこすることで、あなたの体から電子が風船に移動し、あなたがプラスに帯電したためです。まさに人間磁石ですね!このように、目に見えない「電子のお引越し」が、まるで魔法のような現象を引き起こしていたのです。

もっと強力な静電気を見てみよう!

「もっとすごい静電気を見てみたい!」そんな科学好きの夢をかなえるのが、静電気発生マシーン「バンデグラフ」です。家庭で起こる静電気を、雷レベルのパワーに増幅させることができるすごい装置です。

バンデグラフを使った面白実験の様子も公開しています。この中には、広瀬すずさん・鈴木亮平さん・やす子さん・チョコレートプラネッツの長田さん・松尾さんなど、多くの有名人とテレビ番組で行った実験も含まれていますよ!

詳しくはこちらをどうぞ

バンデグラフの実験の様子

【科学監修】ビリビリ電気賞状!?広瀬すずさんと体験した静電気実験授業(沸騰ワード10)

※ なお、静電気発生装置(バンデグラフ)を用いた実験については、大変危険ですので、必ず専門家の方の立ち合いのもと行ってください。静電気実験に関するご依頼(実験教室やTV監修・出演等)についてはこちらからお願いします

【特集】やめられなくなる!静電気実験

 

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