中2 電気の発生 わかりやすく
Static Electricity
冬の静電気と同じで、二つの物体をこすると電子が一方へ移り、片方は (+)、もう片方は (−) に帯電します。
摩擦の前はどちらも中性で、場所を変えるのは電子だけ、陽子は核に固定されています。
同じ電荷は押し合い、違う電荷は引き合い、検電器では帯電しているかどうかを確かめられます。
ガラス棒と布をこする図を見ながら、電子がどちらへ渡るかを追います。
電気はどこから来るのか？
二つの物体をこすったときに電荷がどう分かれるかを知らないと、片方だけが帯電して他方はそのまま、という読み方をしやすくなります。こする前はどちらも中性で、核に縛られた陽子は場所を守り、実際に渡るのは電子だけです。もともとあった電子が一方へ偏るので一方は (+)、他方は (−) に見え、全体の電荷量の和はこする前後で同じです。同じ符号どうしは押し合い、違う符号どうしは引き合うので、何が動いたかを先に決めないと力の向きも正しく読めません。
🧤 冬の静電気 — 電子の移動が秘密
①風船を髪にこすると髪がくっつく
②摩擦で電子(−)が一方から他方へ移動
③電子を失った側→(+)、得た側→(−)
摩擦による電荷の移動
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ガラス棒と布の摩擦による電子移動の可視化左の箱はガラス棒、右の箱は布で、棒の中には + が残り、電子を表す − が両方の箱に分かれて付いています。移動した電子数を 0 から 5 まで変えると、棒に残る − の数と布へ渡った − の数が変わり、移した数が 1 以上なら点線の矢印が棒から布へ続き、下に (+) 正電荷と (−) 負電荷のラベルが付きます。0 なら両方とも中性と書かれます。もう一枚には円が二つあり、(+) と (+)、(−) と (−)、(+) と (−) を選ぶと、同じ符号のときは円がより離れて外側の矢印が、違う符号のときは円がより近く内側の矢印が描かれます。
💡 核心原理
①摩擦前：両方とも陽子と電子が等しく中性
②摩擦で電子のみ移動(陽子は核に固定)
③ガラス棒は電子を失い→(+)、布は電子を得て→(−)
④摩擦帯電列：ガラス>ナイロン>絹>エボナイト>ゴム
電荷間の力
こすると (+) 電荷が流れていくように描きやすいですが、場所を変える粒子は電子で、陽子は核に留まります。ガラス棒が (+) を帯びるのは電子が布のほうへ抜けた結果で、布は (−) を帯びます。検電器の金属箔が開くのも同じ符号が押し合うからなので、符号だけを見て粒子が (+) の向きに進んだと逆に描くと説明がひっくり返ります。同じ符号は押し、違う符号は引き合う規則は、電子の偏りで生じた符号にそのまま当てはまります。
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同種・異種電荷間の力の向き電荷間の力
同種→反発、異種→引力
(+)同士・(−)同士は反発、(+)と(−)は引力
帯電と検電器
🔬 検電器の原理
①帯電体を金属板に近づけると
②同種電荷が金属箔へ移動
③金属箔が開く → 帯電の証拠！
帯電の種類
摩擦帯電／接触帯電／静電誘導
摩擦：こすって電子移動／接触：帯電体に触れて移動／誘導：近づけるだけで分離
総まとめ
静電気の核心
摩擦→電子移動→帯電→電気力発生
電子を失えば(+)、得れば(−)
🎯 試験ポイント
①摩擦で移動するのは電子(−)、陽子は移動不可
②同種反発、異種引力
③帯電してない物体は(+)と(−)が同数(中性)
④検電器の金属箔開く＝帯電
⑤摩擦帯電列：ガラス>ナイロン>絹>エボナイト>ゴム
例題と単元テスト
例題 1
ガラス棒を布でこすったらガラス棒が(+)に帯電した。電子はどちらへ移動し、布はどんな電荷を帯びるか？
1こすると電子(−)が一方の物体から他方へ移動し、電子を失った側は(+)、得た側は(−)を帯びる。
2ガラス棒が(+)になったので電子はガラス棒から布へ移動し、電子を得た布は(−)の電荷を帯びる。
▸ 電子はガラス棒→布へ移動／布は(−)の電荷
こすって電子を失うと(+)、電子を得ると(−)を帯びる。
例題 2
同じ(−)を帯びた二つの物体を近づけるとどんな力が働き、(+)と(−)の間にはどんな力が働くか？
1同じ種類の電荷の間には反発力(押し合う力)が働く。
2(−)と(−)は同じ電荷なので反発し、(+)と(−)は異なる電荷なので引力が働く。
▸ (−)と(−) = 反発力／(+)と(−) = 引力
同じ電荷は押し合い(反発)、異なる電荷は引き合う(引力)。
単元テスト類題
電気の発生についての説明として正しいものは？
①こするとき陽子が移動して帯電する
②こするとき電子が移動して帯電する
③同じ種類の電荷は引き合う
④電子を得た物体は(+)を帯びる
⑤異なる種類の電荷は反発する
▸ ② こするとき電子が移動して帯電する
1こするとき移動するのは電子で、陽子は原子核に固定され移動しない。
2移動するのは電子で(①)、同じ電荷は反発し(③)、電子を得ると(−)を帯び(④)、異なる電荷は引き合う(⑤)。