静電気はどうやって発生する？｜その仕組み・原因を解説

静電気が流れて「ビリッ」と軽い痛みを感じることってありますよね。

そのたびに不快な気持ちにさせられるものです。

たとえば、

など、静電気が起こる場面はさまざまです。

また、痛みはなくても、

といった現象も静電気によるものです。

子どものころから身近に感じることが多い静電気ですが、そもそも、なぜ静電気が発生するのでしょうか。

この記事では、静電気が発生する

• 仕組み
• 原因
• 条件

についてくわしく解説します。

静電気とは

そもそも、静電気とはなんでしょうか。

静電気とは、「異なる2つのものがくっついたり離れたりするときに、プラス電気とマイナス電気が異なる2つもののあいだを移動することで発生するもの」をさします。

プラス電気とマイナス電気はすべての物質に含まれており、プラス電気とマイナス電気が同じ数のことを「中和状態」といいます。

つまり、「中和状態」とは、静電気が発生していないことですね。

物質に含まれている、

といい、この帯電した状態を静電気といいます。

なぜ、このような現象が起こるのでしょうか。

次に、静電気が発生する仕組みについてくわしく解説します。

静電気が発生する仕組み

わたしたちの身の回りにあるものは、すべて電気をもっています。

それはわたしたち人間も同じです。

通常は、プラスの電気とマイナスの電気を同じ数だけ持っているため、「プラスでもマイナスでもない状態」、つまり「電気を帯びていない状態」になっています。

しかし、プラスとマイナスのバランスは、異なる2つのものがぶつかることでかんたんにくずれてしまいます。

異なる2つのもののあいだには、

という関係があります。

これは、ものによってマイナス電気をひっぱる力が異なることからおきる関係です。

そのため、異なる2つのものがぶつかるとマイナス電気の力が強いほうに、もう一方のマイナス電気はひっぱられます。

マイナス電気をうばわれた側は、プラス電気の力が大きくなります。

一方で、マイナス電気をうばった側は、マイナス電気の力が大きくなりますね。

このように、プラスとマイナスの比率のバランスがくずれた状態のことを、静電気といいます。

静電気を帯びていることを専門的には「帯電」といい、帯電した物質は、もとの状態に戻ろうとします。

このときの、もとに戻ろうとする動きのことを「放電」といいます。

たとえば、マイナス電気が帯電しているドアノブに、プラス電気が帯電している人間の手が触れたとします。

すると、ドアノブから人間の手に対してマイナス電気が流れ、軽い感電が起きます。

つまり、この軽い感電を一般的に「静電気」と呼びますが、実際には「静電気によって起きた放電」をさしています。

2つの物質がくっついたりこすれることによって帯電するとき、物質によってプラスに帯電するか、マイナスに帯電するかはちがいます。

物質によって、プラスとマイナスどちらに帯電しやすいかはちがうのです。

たとえば、

はプラスに帯電しやすく、

はマイナスに帯電しやすいです。

どんな物質が、プラスとマイナスどちらに帯電しやすいか知ることによって、未然に静電気の発生を防げるかもしれませんね。

また、プラス電気とマイナス電気の力の関係は、磁石と同じ仕組みです。

磁石のS極とN極は近づけると引き合い、S極同士、N極同士を近づけると反発し合います。

つまり、

がはたらいており、この力のことを「磁力」といいます。

では静電気の場合はどうでしょうか。

静電気の場合は、プラスに帯電したものとマイナスに帯電したものは引き合い、プラスに帯電したもの同士、マイナスに帯電したもの同士は反発し合うのです。

このように、帯電したものには、

がはたらいており、このような力のことをクローン力といいます。

また、帯電量が大きくなると静電気の大きさにも影響があります。

帯電量を決める三大要素は

です。

接触面積と摩擦力が大きく、湿度が低いほうが帯電量が大きくなり、静電気がおこったときに発生量が大きくなります。

そのほかに、

も、帯電量に影響があります。

圧力は大きく、温度は低いほうが静電気の発生量は大きくなるんですね。

ちなみに：静電気でものがくっつく理由

子どものころ、したじきを頭にこすりつけてかみの毛を逆立ててあそんだ経験はありますよね。

何気なくやっていた遊びですが、それも静電気によるものです。

なぜ静電気でものがくっつくのでしょうか。

これは、静電気が発生したときに、接触した2つの物質がプラスとマイナスに帯電した状態であるため、電気的な力で引き合っているからです。

ストッキングをはいた脚にスカートの裏地がくっついてくるもの同じ原理であるといえますね。

静電気が発生する原因

静電気は一般的にどのような場所でも発生します。

では、静電気が発生する原因にはどのようなものがあるのでしょうか。

ここでは、静電気が発生する原因を

の6つに分けてくわしく解説します。

摩擦帯電

2つのものがこすれ合って静電気が発生することを摩擦帯電といいます。

セーターを脱ぐときに「パチパチ」と静電気が発生するのは、

• セーターと体
• セーターとセーター

が摩擦してマイナスの電気が移動することで発生している、と説明が出来ます。

剥離帯電

くっついている2つの物体が離れるときに静電気が発生することを剥離帯電といいます。

• 液晶ガラス基板から保護フィルムを剥がすとき
• ガムテープを剥がすとき

などに起こる静電気はこのことをさします。

誘導帯電

帯電した物質に別の物質を近づけると帯電した物質のマイナスの電気、もしくはプラスの電気が表面にあつまり帯電することを、誘導帯電といいます。

実際に2つのものがくっついていなくても起きる静電気なので発見しづらいものになります。

接触帯電

2つのものがくっつくと、片方のマイナス電気がもう片方へ移動することを接触帯電といいます。

摩擦や剥離などの刺激が起こらなくても、ただ接触するだけで静電気は発生しているのです。