摩擦帯電

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帯電列:
正に帯電しやすい
空気
人間の皮膚
皮革
ウサギ毛皮
ガラス
石英
雲母
人間の毛髪
ナイロン
ウール
毛皮
アルミニウム
(弱い正電荷)
木綿 (電荷なし)
0
(電荷なし)
木材 (弱い負電荷)
ルーサイトデュポンのアクリル樹脂)
琥珀
封蠟
アクリル
ポリスチレン
ゴム風船
天然樹脂
硬質ゴム
ニッケル
硫黄
黄銅
白金
酢酸塩レーヨン
合成ゴム
ポリエステル
スチレン (発泡スチロール)
アクリル繊維
ラップ
ポリウレタン
ポリエチレンセロハンテープなど)
ポリプロピレン
ビニールポリ塩化ビニル (PVC)
ケイ素
テフロン
シリコーンゴム
エボナイト
負に帯電しやすい

摩擦帯電(まさつたいでん)とは、静電気現象の一種で、異なる二種の物質を擦り合わせることで、一方から他方へ電荷(多くの場合、電子)が移動して電位差を生じる現象である。摩擦に続いて物体同士を引き離す時、高い電圧が生じる。これら二つの過程をあわせて、一般には「静電気が発生する」などと表現される。また、生じた電気のことを摩擦電気とも言う。

電位差が生じるのは、物質同士が接触するとそれぞれの仕事関数の差によって物質間で電子が移動することが主要な要因であり、摩擦には接触面積を広げる効果がある。半導体のPN接合ショットキー障壁の両側に電位差が生じるのと類似した現象である。異種物質が接触した場合、電荷が移動することは普遍的に認められる現象で、その電荷移動の序列を求めたものを帯電列と呼ぶ。ただし、物体の表面は水を初めとした種々の物質を吸着したり酸素によって酸化されたりすることよって状態が変化しやすいため、帯電列を厳密に決める事は難しい。

高電圧が生じるのは、物体同士を引き離す事す時に電荷間の吸引力に逆らってなされた仕事電位エネルギーに変換されることによる。これは、コンデンサに蓄えられた電荷量が不変のまま静電容量が減少したために電圧が上昇した、とも説明できる。

古くは、琥珀を羊皮などで擦った後に琥珀がほこりなどを吸い寄せたことに気づいたことが摩擦帯電発見の起源と言われる。更に紀元前600年頃にはタレスによる記述が存在している。

似た現象に金属と合成樹脂を接触させると、合成樹脂が帯電する接触帯電という現象があるが、多くの場合、金属は導体であるために電荷が逃げて接地電位(=0V)に保たれることが多いので合成樹脂だけが帯電したように見える。

帯電列[編集]

帯電列(たいでんれつ、Triboelectric series)とは、2種類の材質を摩擦した時に、+側に帯電しやすい材質を上位に-側に帯電しやすいものを下位に並べた序列の表である。摩擦する材質が帯電列上でより離れていれば、より多くの電荷が移動する。また2つの材質が近い場合には電荷の移動が起こらなかったり、ときに帯電列の示す電荷移動とは逆の移動が起こる場合もある。これは摩擦の存在や混入物質や酸化物の存在、材質以外の物質の性質などに依存する。よって帯電列を厳密に決める事は難しい。

関連項目[編集]