クリアファイルがあれば、特別な実験器具を使わなくても静電気を起こせます。
方法は、乾いたクリアファイルをティッシュペーパーやウールの布でこすり、小さく切った紙へ近づけるだけです。
紙片が持ち上がってクリアファイルに吸い付けば、静電気が起きたことを目で確認できます。
ただし、湿気が多い日や帯電防止加工のある製品では、何度こすっても変化が分かりにくいことがあります。
この記事では、クリアファイルで静電気を起こす手順、成功させるコツ、紙が引き寄せられる仕組み、安全に実験するための注意点を紹介します。
クリアファイルで静電気を起こす方法
用意する物
家庭にある次の物を用意します。
- 乾いたクリアファイル1枚
- 乾いたティッシュペーパー、またはウールの布
- コピー用紙や折り紙の切れ端
- はさみ
一般的なクリアファイルにはポリプロピレン、略してPPと呼ばれるプラスチックがよく使われています。
ただし、PET製、紙製、植物由来素材、帯電防止加工品などもあるため、可能なら製品表示で材質を確認してください。
最初は、表面に特別な加工がないPP製のクリアファイルを選ぶと試しやすいでしょう。
紙片を引き寄せる基本の手順
- コピー用紙や折り紙を、3～5ミリ程度の小さな紙片に切ります。
- 紙片を乾いた机の上に置きます。
- クリアファイルとティッシュペーパーが湿っていないことを確かめます。
- クリアファイルの平らな部分を、乾いたティッシュペーパーで10～20回ほど続けてこすります。
- こすり終えたら、すぐにクリアファイルを紙片の数ミリ～1センチほど上へ近づけます。
紙片がふわっと持ち上がったり、クリアファイルへ吸い付いたりすれば成功です。
強く押し付ける必要はありませんが、広い範囲をなでるだけでは変化が弱い場合があります。
同じ場所を軽く圧力をかけながら素早くこすり、すぐに紙片へ近づけてみてください。
静電気が起きたか判断する目安
この実験では、火花や「パチッ」という音が出なくても問題ありません。
次のいずれかが見られれば、クリアファイルは帯電しています。
- 紙片がクリアファイルの動きに合わせて移動する
- 紙片が机から跳び上がる
- 紙片がクリアファイルへ付着する
- 一度付着した紙片が、しばらくして落ちる
静電気を確認するために、人や金属へ触れて火花を出す必要はありません。
静電気の動きを観察できる簡単な実験
薄いティッシュを踊らせる
ティッシュペーパーを1枚にはがし、1センチ程度の小さな人形や蝶の形に切ります。
机へ置いた後、別のティッシュでこすったクリアファイルを上からゆっくり近づけてください。
軽いティッシュはコピー用紙より動きやすく、立ち上がったり跳ねたりする様子を観察できます。
こすっている最中の風で動いたと誤解しないように、こする作業は紙から離れた場所で行い、手を止めてから近づけるのがポイントです。
細い水の流れを曲げる
蛇口から水を糸のように細く流し、帯電させたクリアファイルを水へ触れない距離まで近づけます。
条件がよければ、水の流れがクリアファイル側へわずかに曲がります。
これは、水分子の電気的な偏りが、帯電したクリアファイルの影響を受けるためです。
クリアファイルを水へ入れたり、ぬれた手でこすったりすると電荷が逃げやすくなります。
水を使う実験では、スマートフォン、パソコン、コンセントなどを周囲から離してください。
こする素材による違いを比べる
自由研究にするなら、ティッシュペーパー、乾いた綿の布、ウールの布などを使い、紙片を引き寄せる強さを比べられます。
こする回数、紙片の大きさ、クリアファイルとの距離をそろえると、条件ごとの差を観察しやすくなります。
静電気の強さは素材の組み合わせだけでなく、表面の汚れや湿度にも左右されます。
一度の結果だけで「この素材が必ず最も強い」と決めず、同じ条件で数回試すとよいでしょう。
クリアファイルをこすると静電気が起こる仕組み
接触と分離によって電荷の偏りが生まれる
物質は、プラスとマイナスの電荷を持っています。
普段は両者のつり合いが取れているため、物体全体としては電気を帯びていないように見えます。
異なる素材を接触させて離すと、表面の電荷の一部が移り、一方にはマイナスの電荷が多く、もう一方には少ない状態が生じることがあります。
こする動作は、接触と分離を何度も繰り返すため、電荷の偏りを大きくしやすい方法です。
これを摩擦帯電と呼びます。
クリアファイルに使われるプラスチックは電気を通しにくいため、移動した電荷がすぐに逃げず、表面に残りやすい性質があります。
なお、クリアファイルがプラスとマイナスのどちらに帯電するかは、こすり合わせる素材や表面の状態によって変わります。
電気を帯びていない紙も引き寄せられる
紙片が最初から反対の電気を帯びていなくても、帯電したクリアファイルへ引き寄せられます。
クリアファイルを近づけると、紙の内部にある電荷の分布がわずかに偏ります。
クリアファイルに近い側へ反対の電荷が寄ったような状態になり、引き合う力が強くなるためです。
紙片がクリアファイルへ触れると電荷の一部が移る場合があります。
その結果、吸い付いていた紙片が落ちたり、同じ種類の電荷同士が反発して離れたりすることもあります。
クリアファイルに静電気が起きないときの対処法
クリアファイルと布を十分に乾かす
湿度が高いと、物体の表面に付いた水分を通して電荷が逃げやすくなります。
雨の日や加湿した部屋では、同じ手順でも紙片が動きにくいことがあります。
クリアファイル、こする素材、紙片、机の水分を拭き取り、十分に乾いてから試してください。
乾燥した室内や冬場は結果が出やすい傾向があります。
ただし、早く乾かそうとしてクリアファイルへ熱風を長時間当てると、変形するおそれがあります。
紙片を小さくしてこする素材を変える
紙片が大きいと、静電気の力より重さが勝って持ち上がりません。
まずは3～5ミリ程度に小さくし、それでも動かなければ薄いティッシュを使ってみましょう。
ティッシュで変化がない場合は、乾いたウールの布や綿の布へ替えてください。
ぬれた布や柔軟剤が多く残った布、帯電防止用のクロスは実験に向きません。
ファイルの材質や加工を確認する
「クリアファイル」という名前でも、すべてが同じ素材とは限りません。
帯電防止加工が施された製品は、たまった電荷を逃がすように作られているため、紙片を引き寄せにくい場合があります。
材質表示があれば、まずは一般的なPP製で試してみてください。
表面が手あかや油分で汚れている場合は、製品の注意表示に従ってきれいにし、完全に乾かしてから使います。
こすった直後に観察する
静電気は永久に残るものではありません。
時間の経過、空気中の水分、手や周囲の物への接触によって少しずつ逃げます。
こすった面を何度も手で触らず、帯電させた直後に紙片へ近づけてください。
クリアファイルで静電気を起こすときの注意点
火気や可燃性の蒸気がある場所では行わない
家庭で紙片を動かす程度の実験でも、条件によっては静電気が放電し、小さな火花が生じる可能性があります。
ガソリン、アルコール、塗料、可燃性ガス、スプレー缶から出たガスなどは、静電気の火花が着火源になるおそれがあります。
給油場所、ガスコンロの近く、スプレーを使用した直後の室内、溶剤を扱う場所では実験しないでください。
小麦粉などの細かな粉が空気中に多く舞っている場所も避けます。
電子機器から離れて実験する
静電気の放電は、ICなどの電子部品に故障や誤作動を起こす原因になることがあります。
パソコンの内部部品、スマートフォン、メモリーカード、ゲーム機、電子工作用の基板などへ、帯電させたクリアファイルを近づけないでください。
実験する机の上から電子機器を片付けておくと安心です。
人や動物へ放電させない
静電気の確認を目的に、人や動物へ近づけてわざと「パチッ」とさせる行為は避けてください。
驚いて転倒したり、物を落としたりする二次的な事故につながる可能性があります。
子どもが行う場合は、大人がはさみの使用と実験場所を確認しましょう。
クリアファイルと静電気についてのFAQ
クリアファイルを髪の毛でこすっても静電気は起きますか？
乾いた髪とクリアファイルをこすっても、静電気が起きることがあります。
ただし、髪の水分や整髪料、皮脂の状態によって結果が変わりやすいため、再現しやすさを重視するなら乾いたティッシュやウールの布がおすすめです。
クリアファイルの表と裏で違いはありますか？
加工されていない一般的な製品なら、どちらの面でも試せます。
片面に印刷や特殊な表面加工がある場合は結果が変わる可能性があるため、何も印刷されていない平らな面を使うとよいでしょう。
夏や雨の日でも静電気を起こせますか？
起こせますが、湿度が高いと電荷が逃げやすく、紙片の動きが弱くなる場合があります。
ファイルや紙を十分に乾かし、除湿された室内で試すと観察しやすくなります。
静電気はクリアファイルにどのくらい残りますか？
決まった時間はなく、材質、湿度、汚れ、触れ方などで変わります。
数秒で弱くなることもあれば、乾燥した環境でしばらく残ることもあるため、こすった直後に観察してください。
まとめ
乾いたクリアファイルとティッシュで手軽に確認できる
クリアファイルで静電気を起こすには、乾いたティッシュやウールの布で平らな部分を10～20回ほどこすり、小さな紙片へすぐに近づけます。
紙片が持ち上がったり吸い付いたりすれば、クリアファイルが帯電した証拠です。
うまくいかないときは、湿気、紙片の重さ、こする素材、クリアファイルの材質や帯電防止加工を確認しましょう。
実験は火気、可燃性の蒸気、電子機器から離れた場所で行い、人や動物へ故意に放電させないことも大切です。
