導入
静電気学は、観察者の静電気によって引き起こされる現象を研究する物理学の分野です。
古代以来、琥珀を含む特定の物質がこすると小さな物体を引き寄せることが知られていました。ギリシャ語で琥珀を意味するήλεκτρον （電子）は、多くの科学分野でその名前を与えられています。静電気学では、特に、それらの間の電荷によって及ぼされる力を説明します。これがクーロンの法則です。この法則は、電荷Qによって別の電荷qに生じる力F は、これら 2 つの電荷の積に比例し、それらを隔てる距離の2 乗に反比例すると述べています。
私たちのスケールではそれらは比較的弱いように見えますが、電子と陽子、たとえば水素原子の間の静電気に起因する力は、それらの間に作用する重力よりも 40 桁大きくなります。
静電気が対象とする研究分野は、静電気から、特定のコピー機技術や雷などの穀物サイロの爆発まで、数多くあります。静電気の法則は、生物物理学におけるタンパク質の研究にも役立つことが証明されています。移動電荷へのその拡張は、それ自体が量子電気力学によって一般化される電磁気学の文脈で研究されます。
一般的な
誰でもできる簡単な実験があって、静電気の力を感じることができます。プラスチックの定規を乾いた布でこすり、小さな紙片に近づけるだけです。これが帯電です。紙が定規にくっついてしまいます。帯電した物体は電気を持っています。実験は簡単に実行できますが、ルールが摩擦によって負荷される場合、紙片はアプリオリではないため、解釈は簡単ではありません。同じスタイルのもう 1 つの経験:セロファンフィルムに近づくと、滴る水がそらされます。
もっと簡単に言うと、非常に乾燥した天候でカートをつかんだり、車に乗り降りしたりするときに、誰もが衝撃を受けました。これらは、電荷、電気、静電気が蓄積される現象です。
そこから、物体の 2 つのカテゴリを考慮することができます。1 つは帯電状態が局所的に保存される絶縁体または誘電体、もう 1 つはこの状態が導体の表面全体に分布する導体です。物体の帯電は、摩擦によって生じた電荷が地面に流れるのを防ぐ乾燥空気の絶縁特性のおかげで観察できました。
絶縁体と導体の区別は絶対的なものではありません。抵抗率は決して無限ではありません (ただし、非常に大きい)。自由電荷は、優れた絶縁体には実質的に存在しませんが、通常原子に結合している電子に十分な量のエネルギーを供給することで簡単に生成できます。それを放出する（例えば、照射または加熱によって）。 3,000 °Cの温度では、絶縁体はなくなり、導体のみになります。
また、符号によって区別できる 2 種類の電荷があり、物質は「素電荷」と呼ばれる、すべて電子の倍数であるさまざまな電荷の粒子で構成されていることも実験的に指摘しています。しかし、静電気学では、物体が体積で帯電しているとき、それには体積電荷密度が含まれていると単純に言います。
同様に、小さな実験では静電気の重要性を示しています。単にプラスチック製の櫛を (乾いた髪でとかして) 帯電させ、帯電した櫛をネオン管ランプに近づけます。暗闇の中で、櫛を管に近づけると、局所的に点灯します！コームによって生成される電場は、チューブ内のガスを励起するのに十分です。したがって、静電気が重要になります。単純な櫛の電場がガスを励起するのに十分である場合、敏感な電子デバイス内での静電気の放電によっても破壊される可能性があります。