静電気はなぜ放電するのですか？オームの法則はわかるのですが理解できません。

例えば、50000Vの静電気が発生したとします。
内部抵抗を100MΩ、人体を5kΩと仮定。
人体に流れる電圧は乾電池よりも低くほぼ0Vとなると思います。
しかし、火花が散ります。火花が散るということはそれなりのボルト数が人体を流れるのではないでしょうか？どうにもこの点がよくわからないです。どのように考えればいいでしょうか？
宜しくお願い致します。

No.11 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/07/28 22:24

AN09 補足

静電気による放電現象は ESD と呼ばれていて
検索すると
沢山論文が出てきますね。
放射される電磁波からピーク電流を推定したりするようです。

電流値は勿論帯電電圧に依りますが
1~15A
というオーダーで有ることは確かなようです。

放電時間は0.5 ns~5ns くらいのオーダーなので
電力は巨大ですが、エネルギーが小さく、
人は死なないということなんでしょう。

No.10 回答者： fxq11011 回答日時： 2019/07/23 20:36

＞人体に流れる電圧は乾電池よりも

この認識がすでに誤り、流れるのは電流、流れた結果の端末では電圧降下で接地に対しては０V。
電力、実際に使える力、電圧×電流＝電力(W)ワット。
静電気はこの電力が非常に小さい、つまり電圧５００００Vでも抵抗を通して流したときの電流が0.00000１Aであったら、電力は0.５Wです。
実際の値はもっと小さい債かもしれません。
静電気は絶縁体にたまります、絶縁体は溜まった電気はどこににも流れないのですべて電圧に変換します、だから電圧だけが非常に高くなります。
＞内部抵抗を100MΩ、人体を5kΩと仮定
内部抵抗、絶縁体の抵抗ですね100,000,000Ω､50000Vの電圧でこれに電流を流すと5/100,000A,500μAということになるのかな
一瞬の500μAでたまった静電気は空、ということです。

No.9 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/07/23 08:03

AN05の補足。

静電気を帯びた絶縁体から直接パチは有りませんよね。

絶縁体に(セーターとかに)貯まった電荷は少しずつ人に移動していって
人からなら火花で放電出来ます。
この時、絶縁体はもう無関係で電流は流れません。

電荷は微量で短時間で放電するので、AN08のモデルにも
あるように、放電経路の寄生インダクタンスや寄生容量もピーク電流に
関わってきます。抵抗値だけではピークは求まりません。

No.8 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/07/22 20:09

人体を想定した放電実験。

http://www.noiseken.co.jp/p/22&ved=2ahUKEwj44JDL …

まあこんなものでしょう。

100pFというのは人体の静電容量としてはよく使われる値のようです。

10kVとすると、静電エネルギーは 0.005 J
100kVでも0.5 J ですね。

エネルギー的にはカスです。

No.7 回答者： isoworld 回答日時： 2019/07/22 15:07

Re: 回答No.6

> 静電気のパチを説明するとどのようになりますでしょうか？
冬場に自動車のドアや玄関のノブを触ったときにパチッと来る静電気放電は、空気の絶縁が破れて（絶縁破壊して）出来た放電路に電流が瞬時に流れるときに発生する火花放電（光）とそれによる空気の振動（音）です。まあ、いわば、雷の超々ミニ版です。

> 車のイグナイターや鹿用の電気柵で感電したという記事を見て気になったのですがこれらも静電気みたいなものでしょうか？
車のイグナイターで高電圧を発するのは、静電気とはまったく別のメカニズムです。放電して火花が出るのは同じ理屈です。イノシシやシカ除けの電気柵も高電圧を発するのは静電気とはまったく別のメカニズムです。電気柵はパチッと来る放電ではなく、高電圧・微弱電流でイノシシやシカを軽く感電させてビックリさせ、追い払うものです。

> 静電気は高周波ではないとおもいますが、短時間の通電なので高周波のように表層しか電流が流れず抵抗が高くなり大きな電流は流れないということでしょうか？
静電気そのものは高周波とは関係ありません。ですが一瞬のうちに静電気放電するときは流れる電流はインパルスのようになり、多くの周波数成分を持ちます。高周波電流が表層を流れるのは、抵抗で説明できるものではありません。

> また、電流が深い部分に流れる頃には電荷が無くなっている。知恵袋の知識も統合するとこの時の抵抗値が100Mオームという感じでしょうか？
高周波電流ほど表面を流れ深部には流れにくいのは、高周波ほど内部でお互いに電流が打ち消し合うためと見られます。抵抗では説明できません。狭い意味でのオームの法則が成り立つのは、直流の場合で、なおかつ現象が定常状態にあるとき（その状態が安定してずっと続いているとき）です。オームの法則に拘りすぎると、理解できなくなります。本件の一連の問題はオームの法則だけで説明がつくものではありません。

No.6 回答者： isoworld 回答日時： 2019/07/22 08:38

Re: 回答No.2

静電気がパチッと小さな火花を上げて一瞬に放電するときに起きる現象の説明は、単純なオームの法則だけではダメなんです。そんな中学校や高校で学ぶ程度の電気の知識では追い付きません。

たとえば、人体に流れる電流がごく一瞬だと、その電流は人体内部全体に渡って均等に流れるかというと、そうはなりませんで、人体の表面（に近い部分）ほど多く流れ、内部には入りません。高周波成分が多いほど電流は表面を流れるという「表皮効果」があるんです。「表皮効果」が出るのは人体に限りません。

また高周波成分が多いほどリアクタンスが効き、流れる電流の大きさに影響を与えるのは抵抗だけではないんです。

あなたが静電気放電現象を自分で納得できるだけ説明しきれないのは、電気に関する知識がまだまだ不足しているためです。


参考：
雷も静電気放電です。かつて大手企業に勤めていたとき、送電鉄塔に落ちる雷撃電流の性質を某電力会社と一緒に現地調査（実測）したことがあります。大きいものだと100kAは流れます。100,000Aですね。銅の避雷針に雷が落ちると、その程度が大きいときは、避雷針の銅が一瞬にして蒸発して無くなります!!

この回答へのお礼

ありがとうございます。
正しい知識で、静電気のパチを説明するとどのようになりますでしょうか？
この疑問を思いつきましたのは車のイグナイターや鹿用の電気柵で感電したという記事を見て気になったのですがこれらも静電気みたいなものでしょうか？

また、表皮効果の知識が不足しているとのことでWikipediaを見ましたが静電気は高周波ではないとおもいますが、短時間の通電なので高周波のように表層しか電流が流れず抵抗が高くなり大きな電流は流れないということでしょうか？また、電流が深い部分に流れる頃には電荷が無くなっている。知恵袋の知識も統合するとこの時の抵抗値が100Mオームという感じでしょうか？

お礼日時：2019/07/22 13:04

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/07/22 08:30

ドアノブに触ろうとするとパチッとくる現象のことなら

既に電荷は人に移っていると思いますけど
そういう話ではない?

これは人がコンデンサの電極になっていると
考えるべきです。

数十mAで人が死ぬとというのは
少なくとも数秒は電流が流れ続ける時の話だと思いますよ。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
例えば電圧が50000V人体の抵抗を5000Ωと仮定すればオームの法則で考えると50000/5000=10A、濡れている状態や端子が指に刺さっている状態だと200Aくらいになります。0.05Aくらいで死ぬこともありますので200Aでは仮にコンデンサの放出が終わる一瞬であってもかなり危険な気がしませんか？また、百人脅しなどであれば次の人に電流が流れていきますので完全に感電している常態化と思います。

お礼日時：2019/07/22 13:08

No.4 回答者： lv4u 回答日時： 2019/07/22 00:05

＞＞No2のURLでなぜ静電気では人が死なないかというせいつ名では、内部抵抗が高いためオームの法則で考えるとそもそも流れる電流が10マイクロアンペア程度にしかならないとあります。

No.1の回答を書きながらも、No.2さんの書かれた「内部抵抗」での説明のやり方もあると考えていました。
ただ、静電気の場合は、内部抵抗に相当するものは低い（無い？）だろうから、貯まっている電荷の量が少ない（すぐに電圧が下がる）ってことのほうが影響が大きいと思っています。
ただ、流れる電流のピークオーダが10マイクロか、1ミリか、というのは測定していないので分かりませんが・・・。

雷だと、１０００Ａくらい流れるようですけど、模擬の落雷装置で、それだけのパワーを出すには、大容量の高圧コンデンサーが何個も必要で、しかもチャージ時間もそれなりに必要だったように思います。（学生時代に実験風景を見た記憶から）

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。No6を読むと表皮効果が大きいと出てきました。Wikipediaを見ただけですが高周波の場合、短時間であればあるほど表皮に電気が流れるようで、体積が小さいため抵抗は大きいでしょうし、実際には大きな抵抗を付けている状態なのかもと思ったりしています。正しいメカニズムが知りたいところではあります。

お礼日時：2019/07/22 13:12

No.3 回答者： lv4u 回答日時： 2019/07/21 23:20

>>例えば電圧が50000V人体の抵抗を5000Ωと仮定すればオームの法則で考えると50000/5000=10Aもの電流が流れることで絶命しませんか？

電流が大量に流れると、静電気のばあい電荷がすぐに無くなります。つまりは一瞬にして電圧が０Ｖに低下してしまうので、1Aも流れないはず。10Aなんてとても無理な数字でしょう。

この回答へのお礼

No2のURLでなぜ静電気では人が死なないかというせいつ名では、内部抵抗が高いためオームの法則で考えるとそもそも流れる電流が10マイクロアンペア程度にしかならないとあります。
電荷がすぐに無くなるとしてもナノセカンドなど短時間かもしれません。また、電力量(W)で考えると無視できる程度だとしても、一瞬は10Aがくらい流れるのでしょうか？
10マイクロアンペアという書き込みもありますし、lv4uさんのようにそうではないという話の2つがネット上にあり真偽が気になっています。

お礼日時：2019/07/21 23:52

No.2 回答者： isoworld 回答日時： 2019/07/21 22:11

書いてあることが電圧と電流をごちゃ混ぜにしているので、何が疑問なのかよく分かりません....。

静電気放電はなぜ起こるのか、ですか？　静電気が溜まっている状態で指を近づけるとパチンといって一気に放電するのは、静電気の電圧（帯電電圧）が大きくて空気の絶縁耐圧を超えると絶縁が破れ、静電気の電流が絶縁破壊した放電路を流れるからです。

空気の絶縁耐圧は1mmあたり約3kVです。静電気の電圧が50kVなら、約17mmの距離に近づくと空気の絶縁が破れて静電気が放電します。そのときに人体にどのくらいの電流が流れるかは、人体の対地抵抗によります。

あなたが言っている内部抵抗100MΩとは何を指すか不明です。人体5kΩという仮定は、もっと大きな抵抗値を想定しないと。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/questio …
では、静電気でなぜ人が死なないかという説明を見ると内部抵抗が大きいためとありました。そのため、流れる電流が少なく死なないと。

ただ、内部抵抗を考えず、放電距離が17mmなので仮に単純に50ｋV人体に流れるたと仮定すると、一瞬で絶命しそうですし不思議に思うのです。

ただ、50ｋVを内部抵抗100Mオームと人体の分圧回路で考えると全体の電流は小さくなります。ただ、人体の分圧(V)は非常に小さくなり放電はしないようにも思うのです。

お礼日時：2019/07/21 23:09