箔検電器で何が起こっているのか?電荷の動きをイメージしよう

ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。 

高校でよく登場する実験に「箔検電器」を使ったものがあります。これは箔検電器に静電気を帯びたものを近づけると、内部にある金属箔が開くことによって、静電気を帯びているかどうかがわかるというものです。動画にまとめました。なぜこのような現象が起こるのかを考えてみてください。

たとえば風船をこすったあとの絹を近づけてみると、

このように金属箔が開きます。

なぜ箔が開くの?

仕組みを説明すると、風船をこすったあとの絹はプラスに帯電しています。これを箔検電器の上の円盤に近づけると、箔にあったマイナスの電子が上部に引き寄せられます(静電誘導)。その結果、箔は正に帯電して、反発する静電気力によって開きます。

風船を近づけてみると、やはり開きます。

風船はマイナスに帯電していますが、なぜでしょうか?

ちょっとさきほどとは違うのですが、マイナスの風船が近づくと、円盤にあったマイナスの電荷が下部へ移動して、金属箔にマイナスの電荷がたまります。そのため、静電気力によって箔がひらきます。

同じ開いているという状態でも、箔の帯電の様子はことなります。

なお磁石を近づけてみることもおすすめです。

磁石には反応しない

金属箔は磁石には全く反応しません。つまり磁石の力と静電気の力はことなるということがわかりますね。

まさに箔検電器はその名のとおり、静電気を検出します。ここでマイナスに帯電した風船を近づけて箔を開かせた状態で、上部の円盤を触ります。すると、箔が閉じます。

指で触れると箔は閉じます。

このあと、指を話してから、風船を遠ざけてみると…

風船を引くと

箔は開きっぱなしになります。

今度は箔は開いたままの状態で止まります。何が起こっているのでしょうか?モデル図で考えてみましょう。

ここまでは良いですよね。その後指で触れると…、

このように人間の指から箔にたまったマイナスの電気が地面へと逃げていきます。なので箔は閉じる。

そして指をはなして道を断ったあとに、風船を遠ざけていくと、

このように金属箔にあった電子の一部が全体にひろがって、箔はプラスに帯電して、開きます。このとき箔検電器は全体として正に帯電しています。

面白いですよね。ではプラスの絹でやってみたらどうなるのでしょうか?

箔検電器の不思議な現象から、電荷の動きをいろいろ想像してみましょう。

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