基本から分かる! 静電気の原理と対策

こんにちは、走る園児(ランニング好きのエンジニア)です。

 

ふとした瞬間に「パチッ」と指先にはしる小さなイナズマ「静電気」。

特に冬の時期には一日に何度も何度も「パチッ」「パチッ」に悩んでいる方も多いのではないでしょうか?

自分は静電気体質なんだと。。

静電気の攻撃をあきらめている方も多いと思います。

でも、それは体質のせいではありません。

走る園児
走る園児

きちんと静電気の原理と対策さえ知っていれば、静電気の攻撃を完全になくすことができます。

 

実は、電子機器にとって静電気は電子部品を破壊してしまうとても厄介な存在なので、電気機器メーカの製造ラインでは静電気対策は完璧に行っています。

走る園児
走る園児

今回は家電メーカ直伝の静電気のメカニズム解説と

普段の生活で使える静電気対策を紹介しますね。

100%の静電気対策とは

次の対策を守れば、静電気の悩みは無くなります!

帯電防止素材の服を着る。(綿の衣類も効果的)
・静電対応の靴を履く
・部屋を加湿する。
・金属に触れる時は市販されている除電キーホルダーを使う。(割りばしでも代用可)


反対に静電気対策でやってはダメなこと!

・化繊や羊毛の衣類を着る。(静電気を溜めやすい)
・乾燥した部屋(体に溜まった静電気が抜けにくい)
・市販のブレスレット型の静電気対策グッズを使う(ほぼ効果なし)
走る園児
走る園児

これらの静電気対策がなぜ有効なのかをメカニズムから易しく説明しますね。

 

静電気とは

あらゆる物体は、電気的にはプラスマイナスの電気配列がバランスがとれた安定な状態にありますが、電気的に一方の極性に偏った状態になったままの不安定な状態になる場合もあります。

この電気的に不安定な状態を“帯電”といい、この不安定な状態から安定な状態に一気にバランスをとるための現象が静電気なのです。

静電気は電気的に不安定な状態を安定な状態に生じる自然現象なのです。

走る園児
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それでは、静電気が発生する元(もと)となる帯電の種類について簡単に紹介します。

 

帯電の種類

接触帯電

物や人がぶつかったり触れたりすることで生じる帯電です。

異なる物体の接触でお互いの電気配列のバランスが崩れて帯電します。

摩擦帯電

異なる物体同士が擦りあう事で生じる帯電です。

下敷きで髪の毛を擦ると髪の毛が立つのは、正に摩擦帯電です。

下敷きで擦るような直接的な方法だけでなく、普段の生活の中でも摩擦帯電は多くあります。

例えば、廊下を歩いたり走ったりすると、靴と床との間で摩擦が起きることで摩擦帯電は起こります。

体と空気の摩擦や、体と衣類の摩擦など摩擦帯電が最もポピュラーな帯電です。

はく離帯電

接触している物体同士が引き離される時に起こる帯電です。

スマホの保護用フィルムを剥がしたときもはく離帯電は起こります。

誘導帯電

すでに帯電している物体に近づくことで生じる帯電です。

ぶつかったり・摩擦・剥がすような直接的な接触が無くても起こる帯電なので、あまり帯電しているイメージは無いのですが、このような非接触な状態でも帯電してしまいます。

静電気の電圧(帯電の電圧)

湿度により大きく異なりますが靴でカーペットやじゅうたんの上を歩いた摩擦帯電の場合、約3万ボルトの電圧が帯電します。

湿度が低く、帯電しやすい物質同士などの条件が整えば、4万~5万ボルト、それ以上の電圧まで帯電するともいわれています。

5万ボルトと言ってもイメージし難いと思います。

家庭のコンセントの電圧は100ボルトですから、5万ボルトはコンセントの電圧の500倍の凄まじい電圧なのです

それでもイマイチ分かりにくいと思いますので、帯電電圧が大きくなると静電気がどの程度の痛みがあるかおおよそのイメージを表に表してみました。

帯電電圧が高くなるほど痛みが強くなることをお分かりいただけたと思います。

静電気はなぜ?「パチッ」と痛いのか?

痛さの大きさは電流の大きさなのです。

帯電によって溜まった電気はだいたい数万ボルトと一定ですから、電流の大きさは電気が流れ抜ける時間によって決まります。

短い時間で一気に溜まった電気が抜けた場合が最も電流が大きくなり「パチッ」っとなって大きな痛みとなるのです。

走る園児
走る園児

ゆっくりと溜まった電気が体から抜けたのなら電流は小さくなるので全然痛くないんだよ

静電気の対策

痛い静電気を防ぐ対策は大きく2つに大別できます。

①静電気をためない対策(帯電しない)

②溜まっても電流を小さくする(痛くならない)

走る園児
走る園児

これらの具体的な対策内容について説明するね

①静電気をためない対策(帯電しない)

帯電防止素材の衣類を着る

家電メーカでは、静電気で壊れやすい電子部品に触れる可能性がある製造ラインや実験室で作業する社員は、静電気が溜まりにくい帯電防止素材のユニホームを着用しています。

帯電防止素材とは導電性繊維を編み込んで作られていますので、肌と衣類が摩擦することで帯電しても、編み込まれた導電性繊維があることで電気が溜まらず抜けるのです。

太郎
太郎

帯電防止素材の衣類なんてお洒落じゃないよ~

走る園児
走る園児

確かに帯電防止素材の衣類は作業着に多く、普段着には使えないデザインのものが多いですが大丈夫。

綿製の衣類でも良いのですよ。

衣類に使われている主な繊維の帯電し易さは帯電列で表すことができます。

帯電列の真ん中にある繊維が最も帯電し難く、プラス・マイナス関係なく端になればなるほど帯電し易い繊維(つまり静電気をためやすい繊維)であることを表しています。

綿は人体と同等に帯電し難い(静電気をためにくい)繊維なのです。

反対にナイロン、アクリル、ポリエステルなどの化繊や羊毛はとても帯電し易く、静電気を起こしやすい繊維です。

静電気対策には、綿100%の衣類を選ぶようにしましょう。

静電対応の靴を履く

通常の靴は、耐摩耗性、耐久性、クッション性に優れたゴム材を靴底に使っています。

ゴムは電気をほとんど通さない材料なので、体に静電気が溜まっても靴底が絶縁しているので、地面に静電気が逃げることはなく溜まり続けてしまいます。

家電メーカや電子部品を扱う現場では、ゴムに導電性の素材が入った特殊な靴底の静電対応の靴を履くように決まっています。

このような静電対応の靴を履くことで、体に静電気が帯電しても靴底から地面に静電気が抜けるので、静電気対策として非常に有効なのです。

部屋を加湿する

静電気に悩まさられるのは湿度の高いジメジメとした夏より、乾燥した冬のほうが圧倒的に多いですよね。

冬に静電気が多いと感じるのには理由があります。

実は静電気の元となる帯電現象は。冬だけに起こっているのではなく梅雨や夏にも全く同じだけ起こっています。

梅雨や夏のような時期は湿度が高く、空気中に多くの水分(イオン)が含まれているので、体に静電気が少しでも溜まると水分(イオン)を通して逃げてしまうので静電気の放電を感じないのです。

一方、冬は湿度が低く(イオンが少ない)乾燥しているので、体に溜まった静電気が空気中に逃げにくいので、どんどん体に静電気が溜まってしまいます。

静電気が抜けずたっぷり体に溜まり易い乾燥した冬は静電気が金属の取っ手などに触れる時に一気に放電するため、大きな痛みを伴ってしまうのです。

走る園児
走る園児

部屋を加湿して水分(イオン)を空気中に増やしてあげると、体に溜まった静電気を抜いてあげることができ、静電気対策には非常に有効です。

 

②溜まっても電流を小さくする(痛くならない)

金属に触れる時は市販されている除電キーホルダーを使う。(割りばしでも代用可)

静電気の痛みは電流の大きさに比例します。

電流をできるだけ小さくしてあげれば痛くないのです。

体にたっぷり静電気が溜まった状態で電気が流れやすい金属(金属の取っ手など)に触れると、電流が一気に流れるので電流が大きく、痛みも最大限になってしまいます。

電流が流れやすい金属に直接さわるから、一気に大きな電流が流れるのです。

電流が流れやすい金属に触るときは、ほどほどに電流が流れにくいものを間に入れて触ってあげることで、流れる電流は小さくなります。

走る園児
走る園児

ほどほどに電流が流れるというのがポイントなのです。

ゴムのように全く電流が流れないものであれば、電流は流れないのでいつまでも体に静電気が溜まったままになってします。

ほどほどに電流が流れることで痛みも無く、体に溜まった静電気もぬけるのです。

注意が必要なのは、電流が小さくなると溜まった静電気がすぐには抜けきらないので、抜けるまで時間がかかります。

ほどほどに電流が流れるものとして、お勧めなのが、

市販されている除電キーホルダーです。

除電キーホルダーがなくても大丈夫。

木材はほどほどに電流を流す性質があるので、割りばしも非常に有効です。

走る園児
走る園児

溜まった静電気はゆっくり抜いてあげるのが重要です。

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