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新しい物理の教科書を読んで勉強しているのですが、
ひとつ疑問に思ったことがあります。
ガラス棒と毛皮をこすり合わせると、電子が移動して
それぞれが帯電するとありますが、このとき、電子が
どちらからどちらへ移動するというのは何によって
決まるのでしょうか? 暗記しかないのでしょうか??

A 回答 (4件)

イオン化傾向というのは、金属の水への溶けやすさを示すものなので、これで、摩擦電気の説明をするのは良くないと思います。

摩擦電気は、ガラスや、プラスチックでも発生するからです。

静電気には、原子の「イオン化エネルギー」が影響していると思われます。イオン化エネルギーというのは、原子から電子を取り出す時のエネルギーのことで、イオン化エネルギーの小さい物質ほど正の電荷を帯びやすく、逆にイオン化エネルギーの大きい物質ほど負の電荷を帯びやすいわけです。

参考URL:http://syllabus-pub.yz.yamagata-u.ac.jp/amenity/ …
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 理解できないよう見受けましたので、 前回の続きをお話します。



 ガラス棒の方は、電子が千切られやすい(飛び出しやすい)性質の金属系統の原子で作られていますね(前回説明済み)。-電気を持った電子に抜け出されると、+とー電気の数が釣り合って中和しいて電気の気(け)がなかったガラス棒を構成する素材金属原子たちは、-電気が電子によって持ち出された分だけ+電気を帯びる運命にあります。そうでしょう。
 これに対し
 毛皮の方は、殆ど、H(水素)、O(酸素)、C(炭素)、N(窒素)の素材原子たち100%近く使って自然の神様によって組み立てられています。この説明は長くなりますので省略します。
 前回話したように、この4種類の原子たちは、中和して電気を帯びていないにも関わらず、金属に比較して、電子が千切れにくく(電離電圧が大きい)作られているだけでなく、しかも外から電子を取り込む力(手にたとえられている、前に説明してあります)を自然創造の神から授かっているので、近くにー電子がふらついていればその電子を取り込んで、-電気の方が多くなり、その結果-電気帯びることになります。つまり毛皮はー電気を帯びてしまう運命にあります。
 だから、ガラス棒を毛皮でこすると、摩擦のエネルギーで(エネルギーという点では、科学理論では電圧を加えたエネルギーと同じものなのです)、ガラスの方は素材金属原子たちの電子がエネルギーを吸収して動きが活発になりすぐ飛び出します。
 一方、毛皮の方は、摩擦エネルギー程度では電子は千切れず、ガラス側で抜け出した電子を取り込んで-電気が多くなり、ー電気に帯電します。

 摩擦されている間に、-電子がガラス棒から毛皮に移動します。

以上
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 あなたの言うように、結論は、暗記しか有りません。


 但し、必ず実感をもって、暗記する事です。

 そのわけをお話しましょう。

 あなたは、「ガラス棒と毛皮をこすり合わせると、電子が移動して それぞれが帯電するとありますが・・・」の理由を知りたがっていますが。これを書いた人は、先輩科学者が言い当てた、暗記するための説明文を実感して暗記して書いたものです。
 そういう私も、先輩が言い当てた知識を、実感して暗記し、これを、お話しします。すると、科学知識とは何かが分かってもらえると思います。

 物理の基本知識とは、科学知識とは、先輩が、その自然現象に対して、
 どう理解すると、いつでも、誰がやっても(小中高大学生、老若男女、技術者、博士、人種、に関係なく)同じ現象を再現できるし、同じ物を作れますよ、という暗記すべき説明文を作ったのです。別な表現をしますと、自然の神様が作った現象に対し、人間の言葉で(宇宙人の言葉でなく)暗記すべき説明文を言い当てたものです。勿論幾多の実験を通して。言い当てるのに専念している人を科学者と言います。その人は、人類のために貢献したと言う意味で大きな基本的なものにはノーベル賞、枝葉の技術的なものには、教授に昇進、工場では、課長、部長に、報奨金、博士号、で報いられるのが、人間社会です。

★[これら暗記文の集まりが、科学知識というものです]。

 この暗記文が、やたらに増えて、覚え切れません。それで、ますます分業化していくわけです。古いのから新しいのまで、これからも、枝葉のこまい技術的なものと言ったように、無限に増え続けます。
 その結果、専門の誰かが考え出した様々な理論式は操れるけれども、本当の基本は案外曖昧なままになっている人が多いものです。

 科学知識とは何か、と言う事を知ると、新理論を発見しようとする人以外は、先輩が言い当てた説明文を暗記するしかないのです。これが順序です。
 
 勿論、数学、記号、は説明文を記号で単純化したものですから、皆説明文に入ります。
 5感による、多くの曖昧な日常生活用語(政治討論、法律用語、感情用語・・)と違い、科学用語は、意味が1つきりのハッキリした言葉が基本です。日本語と英語のニューアンスの違いなんか、ないのです。

 本論に入ります。
 
 昔、フランスのデュフェイが、毛皮、ガラス棒、樹脂、・・・・手に入るあらゆる物質をこすって、静電気(当時はこの文字はなかった)には2種類しかないことを発見したのが電気の+-の始まりになたことは、有名です。
 あなたが質問する現象の理由付けは、先輩が何百年もかかって実験を通して言い当てた暗記文が出揃っています。

 1.H・・C、O、N、F・・Na・・P・・S、Cl、
Ar、K、Ca・・Fe・・金属
たち一個一個の原子に電圧をかけて、原子核の周りを回る電子を引き千切り易いもの、電子を引き千切りにくいものを実測して確かめたところ、次の説明文になりました。 

 H、C、N、O、F、P、S、Cl、Ar、は引き千切られにくく、しかも、Cは外部から電子を4個取り込む性質があり、窒素Nは電子を3個、酸素Oは電子を2個、フッ素Fは電子1個を取り込んで安定する。同じくPは5個、Sは2個、Clは1個外の電子を取り込んで安定する性質があることがわかった。
 これら原子が取り込むと、当然-電気が多くなるから、-イオンになれる原子です。

 これに対しK、Ca、・・Fe、Cu、・・などの金属は、低い電圧で電子が引き千切られて飛び出し易い性質が分かり、グラフも示されている。電離電圧と言う。説明省略。

 Kは電子1個、Caは電子を2個、Feは3個・・その他金属の多くは(全部ではない)たやすく千切り取られ、放出しやすいことが分かっています。電子を放出した結果は、-電気が放出するから、残りの原子部分は中和の均衡が破れ、+電気を帯びる。つまり+イオンになる。

 電子の引き千切られ易さ、千切られにくさを表す値に、電気陰性度と言う測定表現もある。説明省略。 

 これと2つの原子を向き合わせたらどちらが+イオンになるかという傾向を測定した、イオン化傾向というのもある。省略。
 
 最後に、毛皮と、ガラス棒の摩擦の問題ですが、上記、電離電圧(英語でイオン化電圧の大小比較したグラフ)の説明で電子がどちらに移動し、どちらが+に帯電するか、-イオンに帯電するか?判断できますね。分からないって。ではこれでは如何でしょう。
 ガラス棒は、ソーダガラス、鉛ガラス、などと言うように、成分は私の手元にありませんので控えさせていただきますが、Na、Pb、・・珪素?その他、金属、半金属で作られています。
 一方、毛皮は、生物つまり有機物ですから、殆ど、H、O、C、N、4原子が95%以上で、残りはP、S、NaCl、K、Ca、Fe・・ですから。
 今度は、電子がどちらに動くか分かるでしょう。
大事な事は、暗記しかない、といった意味が分かるでしょう。

 先輩が言い当てた暗記文を★「実感を伴って」●暗記
し続ける[連続]だけです。

くれぐれも
★「実感を伴なった●暗記でないとだめですよ」。

 
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詳しく書こうと思ったのですが、それでは勉強にならないので、ヒントだけ。



「イオン化傾向」

これを調べてください。

参考URL:http://www.inv.co.jp/~yoshi/kigou/ionka.html,htt …
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