紙が電気を通さない理由

ノート、コピー用紙、段ボール。
毎日当たり前に使っている紙ですが、「紙に触れて感電した」という話は、まず聞きませんよね。

燃えやすくて、水にも弱くて、とても頼りなさそうな素材。
それなのに電気に対しては、意外と落ち着いた距離を保っています。

紙は「電気を止める素材」ではないのに、構造的に電気を通しにくい
この事実を知ると、紙の見え方が少し変わってきます。

この記事では

• 紙とは何か。
• なぜ電気を通さないのか。
• そして、その性質がどんな場面で使われてきたのか。

順を追って、やさしく見ていきましょう。

紙とは何か

紙の主成分セルロースの化学構造
糖の鎖が規則的につながる高分子で、自由電子が動きにくく乾いた紙は絶縁体寄りになる。
出典：『Cellulose-2D-skeletal』-Photo by Slashme／Wikimedia Commons Public domain

まずは、紙という素材の正体から整理していきましょう。

薄くて、軽くて、簡単に折れたり破れたりする。
そんな印象が強い紙ですが、中身を見ていくと、意外なほど構造派の素材です。

見た目の頼りなさとは裏腹に、紙はちゃんと理由があって、その性質を持っています。

紙は「薄い固体」ではなく、繊維と空気でできた立体構造の素材です。

セルロース：植物由来の高分子素材

紙の主成分は、セルロース。

これは、木材などの植物繊維から取り出される 高分子化合物です。

セルロースの分子構造は、電子を自由に動かせないタイプ。
金属のように、電子が行き来できる仕組みは持っていません。

そのため、電気の観点で見ると、セルロースはかなり絶縁体寄りの素材。

紙が電気を通しにくい理由は、この時点で、もう半分くらい決まっているんですね。

薄いシート状素材：繊維が絡み合ったシート構造

もう一つ重要なのが、紙の形そのものです。

紙は、細かくほぐした繊維を水中で広げ、それを絡ませながら、薄いシート状に固めた素材。

つまり、板のように詰まった固体ではありません。

内部をよく見ると、 繊維と繊維のあいだに、無数の空気のすき間が存在しています。

この

• 繊維。
• 空気。
• 繊維。
• 空気。

という構造が、紙の軽さや、しなやかさを生み出していると同時に、電気にとっては、かなり厄介な環境を作っているわけです。

紙が電気を通さない理由

では、ここからが本題です。
なぜ紙は、あれほど身近な素材なのに、電気に対してはほとんど反応しないのでしょうか。

答えはシンプルですが、ちゃんと中身を見ていくと、「そりゃ通らないよね」と納得できる理由がそろっています。

自由電子が移動できない

電気が流れるためには、電子やイオンが連続して移動できる環境が必要です。

金属のように、電子が原子のあいだを自由に行き来できれば、電流は自然に成立します。

しかし紙を構成しているのは、 セルロース分子。

この分子構造では、電子は原子同士の結合にがっちり束縛されていて、勝手に動き回れる余地がありません。

電子が

• 動かない。
• 移動しない。
• 流れにならない。

こういう電子が自由に動けない場所では、そもそも電流は成立しません。

これが、紙が電気的に「絶縁寄り」の素材として扱われる、もっとも根本的な理由です。

空気を多く含み、電気が途切れる

さらに、紙の内部構造も電気にとっては不利な条件です。

紙の中には、繊維と繊維のあいだに 大量の空気が含まれています。

この空気、実はとても優秀な絶縁体。

電気は、固体の中を連続して進むのは得意ですが、空気の層にぶつかると、一気に足止めされます。

紙の内部では

という分断が、何層にも重なっている状態。

その結果、電気は途中で何度も遮られ、まとまった流れを作れなくなるんです。

絶縁体としての紙の利用

紙を誘電体に使う紙コンデンサ
薄い絶縁紙が電極を隔て、電気を蓄えるしくみを示す。
出典：『MP3-X2-P1180582b』-Photo by Elcap, Jens Both／Wikimedia Commons Public domain

紙は、ゴムやプラスチックのような
専門の絶縁材料ではありません。

ですが、その「電気を通しにくい性質」は、意外なところで、きちんと実用に活かされています。

万能ではない。
でも、 使いどころを選べば、ちゃんと役に立つ。
それが紙という素材です。

紙は本格的な絶縁材ではありませんが、条件が合えば十分に機能する素材です。

電気部品の絶縁紙

モーターやトランスの内部では、絶縁紙と呼ばれる、専用に設計された紙が使われることがあります。

この絶縁紙、見た目は普通の紙に近いですが、用途はかなりシビア。

薄くて、加工しやすく、しかも電気を通しにくい。

コイル同士を隔てたり、金属部品の接触を防いだりと、 「電気を止めたいけど、スペースがない」
そんな場面で力を発揮します。

紙ならではの
柔軟性と扱いやすさ。
これが、精密な内部構造では大きな強みになるんですね。

一時的な隔離・保護用途

もう一つの使われ方が、一時的な絶縁・保護です。

作業中に、部品同士が触れないようにしたい。
仮置きの状態で、電気的な接触だけ避けたい。

そんなとき

• 切れる。
• 折れる。
• 挟める。

という性質を持つ紙はとても手軽な存在になります。

その場で形を変えられるので、「とりあえず隔てたい」という目的には、かなり相性がいい素材なんです。

紙が電気を通さない理由は、薄いからでも、弱いからでもありません。

電子が動けないセルロース構造と、空気を含む繊維の集合体だから

それが答えです。

ただし、濡れた紙は別物。
この一点を忘れると、安全の前提が簡単に崩れてしまいます。

「身近で頼りない素材ほど、条件つきで役に立つ。」

紙は、そんな性格を持った素材の代表例ともいえるでしょう。