定義
静電気とは、流れずに物体の表面にじっととどまっている電気のことです。「静」の字が示すとおり、発電所から送られて電線の中を流れ続ける電流とは違い、電荷が一か所に閉じ込められて動かず、たまっている状態を指します。
なぜこすり合わせると電気が生まれるのでしょうか?
あらゆる物体はとても小さな原子でできています。原子の中心にはプラスの電気(+)を帯びた原子核があり、その周りをマイナスの電気(-)を帯びた軽い電子が回っています。ふだんは原子核の中の陽子(+)の数と電子(-)の数が同じなので、全体として電気を帯びない中性の状態を保っています。
ところが、種類の違う2つの物体がこすれ合うと、軽い電子が一方の物体からもう一方へひょいと移ります。電子を受け取った物体はマイナス(-)が多くなり、電子を奪われた物体はプラス(+)が多くなります。こうして電子の移動によってバランスが崩れた状態が、まさに静電気です。
プラスチックのくしで髪をとかすと髪の毛が四方に広がるのも同じ理由です。髪の毛どうしが同じ種類の電気を帯びて、互いに反発し合うからです。
もう少し正確に言うと、なぜビリッとくるのでしょうか?
もう少し正確に言うと、物体に閉じ込められていた電荷は、別の物体が近づくと、その物体の中の電子を押しのけたり引き寄せたりします。これを静電誘導と呼びます。このとき、たまった電子の量が多くなると、空気を突き破って一瞬で反対側へ飛び越えていきます。
冬にドアノブの金属を握ったときに起こる「ビリッ」という衝撃は、体にたまっていた電荷のせいで、手と金属の間をたくさんの電子が一気に飛び越える瞬間です。このように電気が一度に流れ出る現象を放電と呼びます。
空で光る巨大な雷も、大規模な静電気の放電です。雲の中の氷の粒どうしがぶつかり合って電荷が上下に分かれてたまり、その差が限界を超えた瞬間、雲の中、雲と雲の間、あるいは雲と地面の間を、一瞬で電気が流れる巨大なスパークとなって走るのです。
なぜ夏は静かで、冬ばかり猛威をふるうのでしょうか?
静電気は夏にはほとんど起こらないのに、なぜ乾燥した冬になると急に目立つのでしょうか。カギは空気中の水分、つまり水の分子にあります。湿度が高いと、衣類や肌などの表面にごく薄い水の膜ができ、この膜が電荷をわりと流しやすくしてくれるのです。
夏のように湿度が高いときは、体にたまろうとする電荷が表面の水の膜を伝って少しずつ逃げていきます。一方、冬は空気がカラカラに乾いているため、電子が逃げ道を見つけられず、体や衣類の表面にどんどん蓄積してしまいます。
そのため、手に保湿クリームを塗ったり、室内の湿度を50〜60%に上げたりすると、水分が電子を逃がす飛び石のような役割を果たして、静電気のショックを大きく減らせます。洗濯のときに柔軟剤を使うのも、繊維の表面をなめらかにして摩擦を減らし、電荷が逃げやすくなるよう助ける方法です。
よくある誤解
静電気は電圧がとても低いので、ちょっとチクッとするだけのものだ。
静電気の電圧は、通常数千〜数万ボルト(V)にもなるほど非常に高いものです。ただ、電流が流れる時間がまばたきよりはるかに短く、電荷の量も少ないため、人体に命にかかわる危険を与えないだけです。
日常で出会う場面
冬にニットを脱ぐと、「パチパチッ」という音とともに、暗い部屋で小さな火花が飛びます。
風船を服にこすってから頭に近づけると、髪の毛が風船にくっつきます。
キッチンのラップがお皿にぴたっとくっつくのにも、ラップを引き出すときに生じる静電気が一役買っています。分子どうしが引き合う力も一緒にはたらいています。
つまり ひとことで
静電気とは、摩擦で移動した電子が物体に閉じ込められてとどまっている状態で、乾燥した環境で一気に放電されると、ビリッとした衝撃を与えます。