理系の雑学・豆知識

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電荷とはどのようなものか

電荷は 電子や陽子等の素粒子のもつ性質の1つでです。

これらの粒子がなぜ電荷を持つのかは不明ですが、電子はマイナス(-、負)の電荷、陽子はプラス(+、正)の電荷を持っています。

電荷は互いに引き付けあったり、反発したりしますが、これはプラスとマイナスと異なる電荷間には引き合う力が働き、プラスとプラス、マイナスとマイナスの電荷間には反発する力が働きます。このように電荷にはプラスとマイナスというように異なった性質があり、このどちらかに偏っていることを極性(Electrical polarity)といいます。
電荷間に働く力の関係はクーロンが実験で明らかにしました。(詳細はクーロンの法則を参照してください)

電荷の大きさを表す単位(たんい unit)はC (クーロン)です。
1個の素粒子が持っている電荷のことを電気素量(でんきそりょう elementary charge)または素電荷(そでんか)といい、1909年にロバート・ミリカン(Robert Millikan)によって正確な測定がなされました。
素電荷 e = 1.60217733 × 10の-19乗C(クーロン) です。
電荷がある物体内部で自由に移動できるものを導体(伝導体、電気伝導体 Conductor)といい、電荷が自由に移動できないものを不導体(絶縁体 Insulator)といい、その中間のものを半導体(Semiconductor)といいます。(詳細は電気に使用される主な材料を参照してください)

電荷の単位はクーロン(C)で、1クーロン(C)は電子が持つ電荷(電気素量)の6.241506×10+18乗倍です。

[例]
物体AとBをこすり合わせると物体A の原子の外側にある電子が摩擦によって剥ぎ取られ物体Bに移動する現象を摩擦電気といいます。
当初、物体を構成する原子の陽子の数と電子の数が同じで、電気的には中性ですが、ある物体(絶縁物等)の外側の原子は機械的摩擦等によって容易に剥ぎ取られるものがあり、これをこすり合わせると電子がはぎとられてしまいます。電子を剥ぎ取られた物体Aは電子の分だけ電荷が不足し、陽子は正の電荷を持っていますので、物体Aは正の電荷を持っことになり、これを正に帯電したといいます。
電子を剥ぎ取った物体Bは電子が過剰になった分だけ、電子の持つ負の電荷によって物体Bは負の電荷を持つことになります、これを負に帯電したといいます。

 

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