寒いですね、静電気を感じますか？

日常生活の中で、静電気を感じたことがあるはずです。たとえば、友人と握手すると電気ショックを感じるでしょう。朝、髪をとかすと、髪が「浮き上がる」ようになります。寒い日にセーターを脱ぐと、セーターがパチパチと音を立てます。これらはすべて静電気によって引き起こされる現象です。

静電気に関する他の興味深い知識を見てみましょう。

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静電気とは何ですか？

名前が示すように、静電気は静的な状態の電気であり、つまり、電荷が物体の表面に集まり、静的または非流れの状態にあります。

私たちの生活によくある静電気は、どのように発生するのでしょうか？ご存知のとおり、私たちの世界の物質のほとんどは分子で構成されており、分子はさまざまな原子で構成されています。

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通常、物体内の電子は原子核の周りを動き回ります。異なる物体の原子核は電子を吸着する能力が異なるため、物体間で電子が移動します。電子を失った物体は正に帯電し、電子を獲得した物体は負に帯電します。

たとえば、摩擦帯電は、ある物体から別の物体へ電子を繰り返し擦り付けることで電荷を蓄積し、静電気を発生させるプロセスです。

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導電経路が形成されない場合、静電気は物体から別の物体に伝達されません。他の物体との間に経路が形成されると、静電気は電流の形で伝達され、放電が発生します。

たとえば、冬にセーターなどを脱ぐと、「パチパチ」という音が聞こえたり、小さな火花が散ったりすることがあります。これは典型的な静電気放電現象です。気候が乾燥しているため、空気の導電性が低下し、物体の表面に電荷が蓄積しやすくなります。セーターを脱ぐと、セーターと体の間の摩擦によって電荷が蓄積されます。電荷が一定レベルまで蓄積されると、空気中を移動して空気中に放出され、放電が完了して火花が発生します。

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静電気は有害ですか？

まず、静電気の発生と蓄積は基本的に避けられないということを知っておく必要があります。大量の静電気の蓄積により非常に高い電圧が発生し、人体の皮膚に損傷を与えたり、工業生産に影響を及ぼすこともあります。

例えば、精密機器やチップの製造工程では、技術者の体に静電気が発生すると、チップやコンデンサが故障し、製品の歩留まりが低下する可能性があります。医薬品の製造工程では、静電気によって埃が吸着されやすく、医薬品の純度が基準を満たさなくなる可能性があります。可燃性、爆発性、または粉塵の多い作業エリアでは、静電気によって火災や爆発が発生することもあります。

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しかし、日常生活では、他の物体（ドアノブ、他の人など）に触れたときに「感電」し、感電したような不快な感覚を感じることがよくあります。さらに、私たちは仕事や勉強中に長時間コンピューターを使用しており、コンピューターの画面で発生した静電気は空気中の大量のほこりを吸収し、人間の目や顔の皮膚を刺激します。この環境に長期間さらされると、目の不快感や皮膚の問題を引き起こす可能性があります。

静電気を除去するにはどうすればいいですか？

静電気（蓄積された電荷）を除去するには、主に次の 3 つの方法があります。1. 摩擦を減らす。 2. 導電性を高める3. 蓄積された電荷を中和します。

摩擦を減らしたい場合、最も直接的な方法は物体間の接触を減らすことです。たとえば、毛皮や合成繊維の衣服は着用しないでください。さらに、柔軟剤や静電気防止スプレーの作用原理の一部は、衣類の繊維を柔らかくし、摩擦を減らすことです。

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しかし、現実の世界では、静電気を除去するために、2 番目の方法 (導電性を高める) がよく使用されます。

電子機器やチップの生産に関わる工場や製薬工場では、生産現場のエンジニアは通常、静電気を除去するために帯電防止衣類、帯電防止靴、帯電防止リストバンドを着用します。これらの機器は導電性に優れており、体表面に帯電した静電気をできるだけ早く地面に伝導し、静電気を除去する効果を発揮します。

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同じ原理に基づいた一連の小さな「トリック」を通じて、私たちの体の静電気を除去することもできます。

例えば、冬に室内で加湿器を使用して空気の湿度と伝導性を高めると、静電気の蓄積を効果的に軽減できます（静電気防止スプレーの他の部分についても同様です）。ボディローションを使用して肌の水分を確保し、肌の導電性を高めることで、体の静電気を効果的に軽減することもできます。冬に金属製のドアを開ける前に、まず手のひら全体を壁に当てるか、鍵を手全体で握ってから金属製のドアに触れると、静電気を効果的に除去できます。

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電荷中和によって静電気を除去する3番目の方法は、一般的に生活の中では使用されません。

静電気をどう使うか？

静電気は多かれ少なかれ私たちの生活に影響を与えていますが、静電気の性質を十分に理解していれば、静電気は人類に役立つこともできます。

昨年から今年にかけて世界を襲った新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックにより、世界中の人々が、感染拡大防止のためにマスクを着用することの重要性を認識するようになりました。マスクがウイルスを隔離できる理由は、マスクの中間層（通常は青色）にある静電メルトブローン布が最も重要な部分だからです。エレクトレット分極処理により、メルトブローン布にエレクトレット静電気が発生します。静電気の微細な塵埃を吸着する性質を利用して、ウイルスを運ぶ粒子と塵埃をメルトブローン布の表面に吸着させ、ウイルスを濾過する目的を達成します。

マスクは防湿状態で保管する必要があり、一定期間使用したら適時に交換する必要があるのは、マスクの中央にあるメルトブローン布が運ぶ静電気は失われ、防護効果が大幅に低下するためです。

さらに、静電コピー、静電印刷、静電噴霧、静電除塵などの技術も工業生産に広く利用されています。

我が国は1960年代から静電気に関する一連の研究を行っており、1981年に中国物理学会静電気専門委員会を設立しました。静電気の特性と危険性を研究することにより、静電気学は専門分野として、電子産業、石油産業、繊維産業、兵器産業、航空宇宙産業などの分野で広く活用されています。

著者について

原子力工学を専攻する胡安邦さん。

・終わり・

編集者：レン・ヤリン

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