静電気|こすって近づけて、しりぞけ合う・箔が開く・火花が飛ぶを試す教材
中学2年 / 第1分野 (3)電流とその利用 (ア)電流 ㋔静電気と電流
静電気は、日によって起きたり起きなかったりします。冬の乾いた日に一度うまくいっても、次の時間には同じようにいきません。箔検電器も、開いたところまでは見せられても、なぜ開くかは見えません。
このツールは、ストローをつまんでティッシュの上でこすります。なでるほど電子が移ります。つり下げたストローに近づけるとしりぞけ合い、箔検電器に近づけると箔が開きます。たまっているほど、近づけたときに火花が飛びます。
この単元で つまずくところ
- 電気は生まれない。移るだけ。 こすった2つは、必ず片方が−、もう片方が+になります。合計はいつも0です。粒子で見ると、+と−が同じ数だけできることが見えます。
- 同じしるしはしりぞけ合う。 つり下げたストローも同じようにこすると、近づけたときににげます。ティッシュを近づけると寄ってきます。
- 箔が開くのは、電気が移ったときだけではない。 近づけただけでも開きます(静電誘導)。離すともどります。さわると移るので、離しても開いたままです。
- 指でさわると閉じる。 電気が体をとおって地面へにげるからです。
- 近づけたまま指でさわると、反対のしるしの電気が残る。 にげられるのは、近づけたものにおされたほうの電気だけだからです。指をどけてから遠ざけると、残った電気で箔は開いたままになります(はく検電器に電気をためる方法)。
- 放電は、たまった電気が流れ出すこと。 たまっているほど、遠くからでも飛びます。かみなりも同じ仲間です。
このツールで 何が見えるか
- こする
- ストローをつまんでティッシュの上でなでると、こすった分だけ電子が移ります。ティッシュをつり下げたストローの上でなでると、そちらもこすれます。
- 近づける
- ストローやティッシュをつり下げたストローに近づけると、しりぞけ合ったり引き合ったりします。近いほど、たまっているほど大きくふれます。
- 箔検電器
- 近づけると箔が開き、離すともどります。さわると電気が移り、離しても開いたままになります。
- 指
- つまんで運び、指先を金属板にふれさせると電気が地面へにげます。はなしてもその場に残るので、ふれさせたままストローを動かせます。
- ためす: 近づけたまま指でさわる
- ストローを近づけて箔が開いた状態で、指先を金属板にふれさせます。にげられる電気だけが地面へ出ていき、箔はいったん閉じます。指をどけてからストローを遠ざけると、反対のしるしの電気が残っているので、箔は開きっぱなしになります。
- 放電
- たまった電気が多いと、近づけたときに火花が飛びます。飛んだあとは電気が分かれます。
- 粒子で見る
- +と−のしるしが出ます。近づけたときに、箔検電器の中で電気がかたよるようす(静電誘導)も見えます。
授業での使い方
プロジェクターに映してこすり、つり下げたストローに近づけます。「なぜにげた?」と聞いてから、粒子で見るを出します。
各自の端末で、箔検電器を「近づけるだけ」と「さわる」で試させ、離したときのちがいを書かせます。
こする回数と、箔の開き・火花が飛ぶ距離の関係を調べさせます。そのあと、かみなりと同じしくみであることを説明させます。
どの使い方でも、動かした条件はそのままURLに入ります。 画面の「リンクをコピー」を押して配れば、生徒の端末でも同じ画面が開きます。 生徒が見つけた条件のリンクを提出させれば、そのまま記録になります。
すぐ使える条件
- はじめからこするところから
- こすった2本近づけるとにげる
- 箔検電器に近づけた開くのはなぜ?
- 電気が移ったあと離しても開いたまま
- 近づけたまま指でさわった後遠ざけると開きっぱなし
あえて入れていないもの
中学校で教える形を優先して、省いている条件があります。 教科書や資料集の数値と合わないことがあるので、先に書いておきます。
- 電気の量は「電子何こぶん」の目安です。クーロンや電圧は扱いません。
- こすって移せるのは5こぶんまでです。
- 湿気や材質のちがいは扱いません。実際の実験では、乾いた日のほうがうまくいきます。
- 火花が飛ぶ距離は実際の値ではありません。
- 電流(回路を流れつづける電気)との関係は、放電で電気が動くところまでにとどめています。
よくある質問
どうやってこすりますか?
ストローをつまんで、ティッシュの上でなでるように動かします。動かした分だけ電子が移ります。
箔が開いたまま閉じません。
さわって電気が移ったからです。指先を金属板にふれさせると閉じます。近くにストローやティッシュがあると、反対のしるしが残ってまた開くので、遠ざけてからふれさせてください。
「近づけたまま指でさわる」と何がちがうのですか?
残る電気がちがいます。遠ざけてからさわると0になりますが、近づけたままさわると、近づけたものと反対のしるしの電気が残ります。指をどけてからストローを遠ざけると、箔は開きっぱなしになります。
火花が飛びません。
たまっている電気が少ないか、遠いかです。もっとこすってから、ゆっくり近づけてください。
+と−はどうやって決まりますか?
こすったときに電子を受けとったほうが−、わたしたほうが+です。このツールではストローが−、ティッシュが+になります。
