静電気はほぼ確実に本試験に出るから要チェックだよ!
静電気の発生を予防したり、静電気を蓄積させない方法を覚えよう。
電流と電圧(重要度☆)
電池の+極と-極をつなぐと電気が流れます。これを電流(I)といい、単位にアンペア(A)を使います。
電流を流すためには電気の高低(電位差)が必要で、これを電圧(E)といい、単位にボルト(V)を使います。電流は電圧に比例し、電圧が高いほど電流も大きくなります。
電流を流れにくくすることを抵抗(R)または電気抵抗といい、単位にオーム(Ω)を使います。抵抗の値は、電流が流れる導線の材質、断面積、長さによって決まります。電流は抵抗に反比例し、抵抗が大きいほど電流が小さくなります。
金属のように電気をよく通す物質を導体といい、電気を通さない物質を不導体、または絶縁体といいます。不導体にはゴム、合成樹脂、紙、木などがあります。
水は電気をよく通すイメージがあるけど、実は純粋な水は不導体で電気を通さないんだよ。
食塩水や砂糖水や水道水のように、物質が混ざっている水が導体なんだ。
電流(I)、電圧(E)、抵抗(R)の関係を式に表すことができ、下記の通りです。
電流(I)=電圧(E)÷抵抗(R)
上の式のような関係をオームの法則といいます。
ジュールの法則(重要度☆)
電気抵抗を持った導体に電流が流れると、導体から熱が発生します(ジュール熱)。一定時間に発熱する量は下記の式によって求めます。
発熱量(Q)=電圧(E)×電流(I)×時間(t)
この関係をジュールの法則といいます。
静電気(重要度☆☆☆)
摩擦によって物質の一方が(+)を帯び、もう一方が(-)の電気を帯びることを帯電といい、物質に帯電した電気を静電気といいます。
帯電には摩擦以外にも、下記のようなものがあります。
接触帯電
2つの物質を接触させ、離すときに帯電する。
流動帯電
液体が管内を流れるときに帯電する。
噴出帯電
液体が高速で噴き出すときに帯電する。
静電気が蓄積されると、場合によっては放電し、火花が発生します。
このとき周りに、引火性蒸気や粉じんがあれば、放電火花(静電気火花)が点火源となって爆発や火災が起きます。
金属や湿った物質のような、電気を通しやすい物質は、(-)の電気が移動しても帯電せずにすぐ元の状態に戻ります。そのため、静電気が発生しにくいです。
静電気は電気を通しにくい不導体の物質ほど発生しやすいです。
ガソリンは不導体で、電気を通しにくいから点火源になりやすくて危険!
だからガソリンスタンドでも、静電気除去シートに触ってから給油するんだよ。
電気を通しやすい物質でも、絶縁状態にして、電気の逃げ道をなくすと静電気が帯電します。
また、液体がパイプやホースなどの管内を流れるときにも静電気が発生しやすく、液体の流速に比例して静電気の量が増えます。
静電気災害の予防法(重要度☆☆☆)
静電気による災害を防ぐには下記のような対策が考えられます。
①摩擦を減らす。
②配管パイプ、給油ホースなどに電気を通しやすい(帯電しにくい)材料を使う。
③液体の流速がおそくなるよう、配管やホースの内径を大きくしたり、菅の途中に停滞区間をつくる。
④湿度を上げることで空気中の水分を増やし、静電気を空気中の水分に逃がす。
⑤接地(アース)をし、静電気を地面に逃がす。
⑥電気を通しにくい合成繊維ではなく、電気を通しやすい天然繊維の服を着用する。
⑦高圧、放射線、静電誘導によって空気をイオン化して、静電気を除く。
静電気災害を防ぐには、電気がたまらないようにすることが大事だよ!
本試験で狙われるポイント
静電気が蓄積されると、放電火花によって火災や爆発が起こる危険がある。
静電気の蓄積を防ぐには、
①給油ホースや衣服に電気を通しやすい材料を使う(天然繊維の服など)
②ホース内の流速を遅くする(摩擦を減らす)
③湿度を高くして、電気を空気中に逃がしやすくする。
練習問題
問題 静電気に関する記述で、誤っているものはどれか。
(1)静電気の帯電量は、物質の絶縁抵抗が大きいほど多い。
(2)不導体同士を摩擦すると静電気がたまりやすい。
(3)静電気の発生を防ぐため、化学繊維の衣服を着用して作業した。
(4)ガソリンを給油する際、災害予防のために導線でアースをし、部屋の湿度を高くした。
(5)ホースやパイプの管内の流速は速くしたほうが静電気が発生しやすい。
解答(3)
化学繊維は静電気がたまりやすいので、天然繊維の衣服を着用する。