帯電とは

身の回りで起きる「バチッ」という静電気。
ドアノブに触れた瞬間だったり、セーターを脱いだときだったり。
けっこう唐突で、ちょっと怖いやつですね。

でも実はあれ、偶然でも魔法でもありません。

物に電気がたまるという、とても基本的で、きちんと理由のある物理現象。
それが「帯電」です。

帯電とは、目に見えない電気が物の中に一時的に居座っている状態のことです。

言葉だけ聞くと、なんだか難しそうに感じるかもしれません。
ですが安心してください。
仕組み自体は、意外なほどシンプル。

ここでは、帯電とはそもそも何なのか。
なぜそんな状態が生まれるのか。
そして帯電すると、どんなことが起こるのか。

順番に、ひとつずつ、ゆっくり見ていきましょう。

帯電は「電気をためた状態」

帯電という言葉は、「電気を帯びる」と書きます。

文字だけ見ると少しかたいですが、意味はとても素直。 物の中に電気がたまった状態を指す言葉です。

ここで大事なのは、コンセントにつないでいなくても、電気は物の中に存在できるという点。

電線を流れていなくても、スイッチが入っていなくても、電気はそこにいる。
ただしその状態は、ちょっと不安定で落ち着かない。

いつもとは違う、少し緊張した電気の姿です。

物に電気がたまっている

静電気対策用のESDジャケット
導電性素材を使用し、静電気の蓄積を防ぐ白衣。電子機器の製造や医療現場での静電気対策に有効。

出典：Photo by 2022 test nepodobny / CC0 1.0より

帯電している物の中では、電気が外へ流れ出ず、内部にとどまっています。

どこかへ向かって流れるわけでもなく、ただ、そこに「溜め込まれている」状態。

帯電とは「電気が流れている状態」ではなく、「電気がたまっている状態」です。

ここ、とてもよく混同されがちですが、実はかなり重要なポイントです。

スイッチを入れて動く家電は、電気が回路を流れ続けています。
でも帯電は、流れない。
ただ、たまっているだけ。

似ているようで、中身はまったく別物なんですね。

プラスかマイナスにかたよる

電気の正体は、電子と呼ばれる、とても小さな粒です。

帯電が起きると、この電子の数が、物の中でかたよります。

電子が多すぎる状態なら、 マイナスに帯電。
逆に電子が足りなくなると、 プラスに帯電。

プラスか、マイナスか。
どちらかに傾いた状態そのものが、帯電です。

ふだんとはちがう電気の状態

ふだん、物の中では、プラスとマイナスがきれいにつり合っています。

だから特に、何も起こらない。
静かで安定した状態です。

でも帯電すると、そのバランスが崩れる。
つまり、 「いつも通りじゃない電気の姿」になるわけです。

落ち着かないからこそ、元に戻ろうとする。
その動きが、後の現象につながっていきます。

なぜ物は帯電するの？

では次に、なぜそんな状態が生まれるのか。
ここを押さえておきましょう。

答えは意外とシンプルです。
原因はひとつ。 電子が移動するから。

電子は、思っているよりもずっと身軽な存在。
しっかり固定されているように見えて、条件さえそろえば、あっさり別の物へ移ってしまいます。

つまり帯電とは、電子の「引っ越し」が引き起こす現象なんですね。

こすれることで電子が動く

摩擦帯電の仕組みを示す電子雲モデル
異なる材料間の接触と摩擦により、電子が一方の材料から他方へ移動し、帯電が発生する。

出典：Taojiang12345 / Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0より

一番よく知られているのが、摩擦による帯電です。

服を脱ぐとき。
風船をこすったとき。
靴底が床をすべるとき。
あの何気ない動作で、電子は片方の物から、もう片方の物へ移動します。

どちらが電子を受け取りやすいかは、 素材しだい。
ゴムやプラスチックは、電子をしっかり抱え込む性質があり、帯電しやすい代表例です。

ふれるだけでも電子は移る

ヴァン・デ・グラーフ起電機の実演
少女がヴァン・デ・グラーフ起電機に触れ、強い電場によって帯電し、髪の毛が互いに反発して逆立っている様子

出典：Title『Van de Graaff Generator - Science City - Calcutta』-Photo by Biswarup Ganguly /GNU Free Documentation License, CC BY 3.0より

実は、ゴシゴシこすらなくても、帯電は起こります。

ただ触れるだけでも、電子は少しずつ移動。
特に乾燥した空気中では、この影響がぐっと大きくなります。

気づかないうちに、じわじわ帯電。
何事もないと思っていたら、金属に触れた瞬間、バチッ。

忘れたころに来るから、余計にびっくりする。
静電気あるあるですね。

電子の数のバランスがくずれる

こうして電子が移動すると、片方の物は電子不足、もう片方は電子過多になります。

帯電の正体は「電子の数のズレ」にあります。

ここで大事なのは、電気が新しく生まれるわけではない、という点。

電気そのものが増えたわけではなく、分配が変わっただけ。
この考え方を押さえておくと、帯電も静電気も、ぐっと理解しやすくなります。

帯電すると何が起こる？

帯電は、そのまま静かに居座り続けるものではありません。

プラスとマイナスのバランスが崩れた状態は、どこか落ち着かない。
だから自然と、元のつり合った状態へ戻ろうとします。

その途中で、私たちが目や体で感じられる、さまざまな現象が起こるんです。

物どうしが引き合う

帯電した物どうしは、引き合ったり、反発したりします。

プラスとマイナスは引き合い、同じ符号どうしは反発。
このルールはとてもシンプル。

• 風船に紙切れが吸いつく。
• 髪の毛が逆立つ。

こうした現象も、すべてこの力が働いた結果です。

静電気がバチッと起きる

帯電した状態で金属に触れると、たまっていた電子が一気に移動します。

これが、あの「バチッ」という静電気。
一瞬の出来事ですが、 電圧はかなり高いのが特徴です。

体感としては小さくても、中身は意外とパワフル。
だからこそ、びっくりするんですね。

放電して元に戻る

ESD（静電気放電）保護シンボル
静電気に敏感なデバイスを扱う際の注意喚起として使用される国際的なシンボル

出典：Image by ANSI/ESD (Inductiveload) / Public domainより

電子の移動が終わると、電気のバランスは回復します。
こうして、帯電は解消。

帯電は永遠に続くものではなく、放電によって必ず解消されます。

つまり帯電とは、 一時的な状態にすぎません。
不安定だからこそ、必ず終わりがある。

自然は、こういうところで、ちゃんと帳尻を合わせてくれるんですね。

帯電とは、電気が特別に増えた現象ではありません。
電子の数が一時的にかたよった、それだけの話です。

でもその小さなズレが、静電気や引力といった、はっきり体感できる現象を生み出します。

身近すぎて見落としがちですが、帯電は電気の基本そのもの。
ここを押さえると、雷や放電の話も、ぐっと理解しやすくなりますよ。