静電気のおはなし
       正体見たり静電気!ほんとはスゴイ!こんなにスゴイ!

静電気は
圧力でも加熱でも
 起きるんだよ!
ドクター
静電気って圧力でも
起きるんですか?

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加圧による帯電

 摩擦帯電の項でも述べたように、物質に圧力を加えることでも静電気が起こります。誘導体の物質に電圧を加えると、分極して変形します。それとは逆に、物質に圧力をかけて変形させると、電荷が発生します。この両方の現象を圧電効果(ピエゾ効果)と言います。物体に圧力をかけて出てきた圧電気の大きさは、加えた圧力、また極性は加えた圧力の方向によって決まります。



加熱による帯電

 分極現象を起こすには、物質内部の結晶構造を変化させることですから、圧力以外にも何らかの方法が考えられます。実際にはもう一つの重要な分極現象として、「焦電効果」があります。誘導体結晶を加熱すると、結晶構造が変化して、表面に分極電荷が現れる現象を焦電効果といいます。この場合、加熱といっても、人体から出る赤外線を受けただけでも分極するほど敏感です。  これによって、発生した電気を「焦電気」または「パイロ電気」と呼んでいます。この焦電気は通常、表面に付着した空気中のイオンなどにより中和されていますが、温度を変化させると分極の大きさが変わるため、表面電荷の変化分だけが観測されます。焦電効果は、熱によって物質の結晶格子が振動し、ひずみや構造の変化が生じるものと考えられますが、熱を加えると物質は膨張するので、その圧力により新たな分極が発生するものです。したがって、前者(加熱による分極)を1次の焦電効果、後者(熱膨張による分極)を2次の焦電効果と呼び、実際の帯電量はこの2つの効果による量の合計になります。


イオンによる帯電

 ある種の物質では内部に動けるイオンが混在していて、結晶構造を変化させなくても、イオンを直接移動させることによって分極が起き、帯電することがあります。この現象は流動性のある液体物質の中でよく起こります。液体中ではプラスイオンのほかに、マイナスイオンがほぼ同数存在しています。これらのイオンにエネルギーを与えると、プラスとマイナスが別々の方向に移動します。こうして分極現象が起き、液体内に電位が発生し、電界が発生します。 また、物質にプラスの空気イオンを吹き付けるとプラスに、マイナスの空気イオンを吹き付けるとマイナスに帯電するなど、イオン放射によっても帯電します。


誘導分極、静電誘導による帯電

 絶縁体に電界を加えると、分子が誘導分極を起こし帯電します。絶縁体は、一般的に電界がなくなると戻りますが、ヒステリシス性を持つものもあります。半導体や液晶ディスプレイなどで知られる強誘電体メモリー(FeRAM)は、強誘電体の分極による帯電を記憶機能として利用したものです。  このほか、導体を電界の中に置くことによっても静電誘導を受けます。」このとき、電界の上流または下流の片側をアースまたはほかの導体に接触させると、その電荷は逃げ、導体は残った電荷が滞留して帯電します。

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 サイト更新日

 2015年9月14日
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