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放電1

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身近な自然と科学 Vol.117から

ホームセンターなどで、衣服に静電気が帯びるのを防ぐスプレー、静電気を帯びている人体から電気を逃がす物が売られています。
この種のスプレーは、界面活性剤が主成分です。

帯電している人体から電気を逃がすものには、キーホルダー状の物を手で持って、それをドアノブなどに接触させるものがありますが、これは至って簡単です。
帯電している人体とドアノブの間を高い電気抵抗の物で繋いで流れる電流を小さくしているだけです。
ですから、立ち木や家屋の木の部分に触れたのと同じです。
また、鉛筆の芯が高い電気抵抗を持っているので、手に持った鉛筆をドアノブなどに接触させるという方法もあります。

このような製品の中には接触させると光るような物があるようですが、光らせるにはネオンランプを使うと安上がりです。
ネオンランプは、ネオンガスの入った小さなガラス管に電極が付いているだけで、光らせるには数十ボルト以上の電圧が必要ですが、電流は極めて少なくて済む表示装置です。
発光ダイオードが現れる前は、テレビのチャンネルや電源入断表示などに使われていました。
今、使われる可能性があるところは、携帯電話の光るアンテナと思ったのですが、この用途にも発光ダイオードが使われていました。

静電気を除去すると謳われているブレスレットのように手首に付けるような物、或いは静電気を帯びやすい所に貼るシート状の物を見かけました。
今号はこれから本題に入ることにします。

ところで、“静電気を帯びる”というのは、本来は物体中では、正負の電気が電気的に等量で中和しているものが、何らかの原因、例えば擦る、熱を加えるなどで正の電気が負の電気より多くなったり、或いは負の電気が正の電気より多くなった状態をいいます。

静電気を除去するには、正の電気が多い時には負の電気、負の電気が多い時には正の電気を補充して電気的に中和状態にすればよい訳です。

話を静電気を除く製品に戻します。
私が見かけたブレスレッドやシート状の物の表面は導電性の細い毛で覆われているようでした。
これらの物を人体や静電気を帯びやすい物に付けると、発生した静電気は細い毛の先端部分にも移ります。
この結果、近くにある物との間に電気的な作用が生じ、特に毛の尖端近傍の空気を構成する分子に強い電気力が作用します。

小学生の頃、理科の授業で、棒磁石の上に薄紙または下敷きを置いて、その上から砂鉄をばらまき、磁力の作用する場を見た方も多いと思いますが、棒磁石の先端ほど多くの砂が付いていました。
静電気の場合も平板より、細い物の先端部分の方が作用が強いのです。
厳密には、先端部分は極めて狭く、形は球の一部を切り取ったようなものが良いようですが、先端近傍に作用する電界の力は、先端部分の大きさ、形、材質、近傍の付近(空間)の成分などに依存します。

諸条件が整い、毛の先端部分に強い電界が作用しますと、空気中の分子が電離し、正と負のイオンが出来ます。(注1)
このイオンが静電気を帯びている物に取り込まれて、電気的に中和し、この結果として静電気が除かれることになります。

諸条件が整わず、毛の尖端近傍付近の空気が電離しない場合は自然の放射線等で分子が電離して出来たイオンを取り込み中和に向かいますが、その量は僅かなものです。
その他、静電気は湿度に依存する空気の電導性によっても無くなります。

因みに、静電気を取り除く器具・機械などの性能は電気的中和をする為に動いたイオンの量、即ち電流によって表すことが出来ます。(電子が動くことが電流です)
この値は工業的に使われているもので、数マイクロアンペアーから数百マイクロアンペアーです。

注1:イオン
正または負の電気をもつ原子または原子団。
陽イオン(カチオン)と陰イオン(アニオン)がある。
気体分子(原子)は、X線や放射線などの作用により電子を失うか得るか してイオンになる。 (広辞苑四版より)


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