くっつく・離れる静電気クイズ

答え：正と負

電荷には正と負の二種類があり、プラスとマイナスで表します。北と南は磁石の極を表す言葉で、電荷の名前とは違います。正や負は良い悪いの意味でもありません。二つの物が引き合うか反発するかを考えるため、どちらの電荷が余っているかを区別する記号です。

答え：反発する力

正と正、負と負のように同じ符号の電荷どうしは反発します。こすれた髪が広がる現象では、髪どうしが同じ符号に帯電して離れようとすることが関係します。正負の種類と、力の向きを対応させて考えましょう。電荷があるかどうかと、物が磁石であるかどうかは別の性質です。

答え：引き合う力

異なる符号の電荷どうしは引き合います。同じ符号なら反発するので、力の向きを考える前に符号の組を確かめます。図では正負の記号と矢印で二つの組を比べています。記号の色は区別のためで、実物の電荷にその色が付いているわけではありません。

答え：電子

身近な物をこすって帯電する基本的な説明では、負の電荷を持つ電子が物の間を移ると考えます。こすることで正負の電荷が何もないところから生まれるのではなく、もとの電荷の分かれ方が変わります。どちらの物へ電子が移るかは材料などで違い、こすれば必ず同じ符号になるわけではありません。

答え：正負の電荷が全体としてつり合う

中性とは、正と負の電荷が全体としてつり合っている状態です。電荷を持つ粒子が一つも存在しないという意味ではありません。物の中に正負があっても、その合計が打ち消し合えば中性です。全体の電荷と、内部で電荷がどこにあるかを分けることが、紙が引かれる理由を考える助けになります。

答え：正に帯電する

負の電荷を持つ電子が出ていくと、残った物は正の電荷のほうが多くなり、正に帯電します。逆に電子が余分に入れば負に帯電します。正の粒子が新しく作られるのではなく、正負のつり合いが変わった結果です。外部と電荷をやり取りしなければ、二つの物全体の総電荷は保存されます。

答え：紙の中の正負の分布が偏るため

中性の紙でも、帯電した物を近づけると内部の正負の分布がわずかに偏ることがあります。反対の符号が近い側へ寄るため、全体として引く力が働きます。この偏りを分極と呼びます。図は考え方を示す模式図で、紙の全体が初めから反対の符号に帯電しているという意味ではありません。

答え：導体

電荷が動きやすい材料は導体です。多くの金属では動きやすい電子があり、電荷が広がれます。透明かどうかや色だけでは、導体かは決まりません。物が帯電することと、内部を電荷が移動しやすいことは別の観点です。同じ電荷を近づけても、材料によって内部の動き方が違います。

答え：移った電荷が近くに残る

絶縁体では電荷が物の中を自由に動きにくいため、移った電荷が近くに残ることがあります。電気を通しにくいことと、帯電しないことは違います。中性の風船へ電子が余分に入れば負に帯電します。導体のように電荷が広がりやすい場合と比べると、材料の性質が分布にも関わることが分かります。

答え：放電

たまった電荷が空気などを通って移る現象は放電です。静電気の小さな火花もその例で、光や音を伴うことがあります。電荷が消えてなくなるというより、場所を移して偏りが変わります。雷も大規模な放電ですが、身近な火花と同じ大きさや安全性ではありません。ここでは仕組みの共通点を考えます。