物理分野の用語と知識の問題
ポリエチレンのストロー A と B を、それぞれ同じティッシュペーパーでよくこすり合わせた。ストロー A を、水平に自由に回転できる台の上にのせた。次の実験 1・2 を行い、結果を記録した。
- 実験 1: ストロー B をストロー A の端に近づけると、ストロー A はストロー B から遠ざかるように動いた。
- 実験 2: ストローをこすったティッシュペーパーをストロー A の端に近づけると、ストロー A はティッシュペーパーに近づくように動いた。
この実験の結果からわかることとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア ストロー B とティッシュペーパーは、同じ種類の電気を帯びている。
- イ ストロー A とストロー B は、同じ種類の電気を帯びていて、退け合った。
- ウ こすり合わせたとき、ストローとティッシュペーパーの間で電子は移動していない。
- エ ストロー A とティッシュペーパーは、同じ種類の電気を帯びていて、引き合った。
この問題で使うもの
- 静電気・放電と電子（説明と入口の問題）
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
「静電気・放電と電子」の技能を使う。こすり合わせたときの電子の移動と、電気どうしの間にはたらく力を思い出そう。
ヒント 2
同じ種類の電気どうしは退け合い、異なる種類の電気どうしは引き合う。こすり合わせると、一方の物質から他方へ電子が移動する。
ヒント 3
実験 2 で A とティッシュペーパーは引き合ったので、エは除ける。実験 1 で A と B が退け合ったことから、A と B の電気の種類を考え、残りの選択肢を確かめよう。
答えと解説
答えを見る
イ
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
「静電気・放電と電子」の知識を使い、実験の結果から電気の種類を判定する。
ステップ 1: こすり合わせると何が起こるかを確かめる
異なる物質どうしをこすり合わせると、一方の物質から他方の物質へ電子（− の電気をもつ粒子）が移動する。電子を受け取った物質は − の電気を、電子を失った物質は + の電気を帯びる。こうして物体にたまった電気を静電気という。ストロー A・B は同じ物質を同じティッシュペーパーでこすったので、同じ種類の電気を帯び、ティッシュペーパーはそれとは異なる種類の電気を帯びる。
ステップ 2: 電気の間にはたらく力を確かめる
同じ種類の電気どうしは退け合い、異なる種類の電気どうしは引き合う。この力（電気力）は、離れていてもはたらく。
ステップ 3: 結果を判定する
- 実験 1 で A は B から遠ざかった → A と B は退け合った → 同じ種類の電気を帯びている。
- 実験 2 で A はティッシュペーパーに近づいた → 引き合った → A とティッシュペーパーは異なる種類の電気を帯びている。
よって、答えはイである。
- ア: 誤り。B は A と同じ種類の電気を帯びていて、A とティッシュペーパーは異なる種類なので、B とティッシュペーパーも異なる種類の電気を帯びている。
- ウ: 誤り。こすり合わせたときに電子が移動したので、ストローとティッシュペーパーが電気を帯びた。電子が移動しなければ、実験 1・2 のような力ははたらかない。
- エ: 誤り。A とティッシュペーパーは引き合ったので、異なる種類の電気を帯びている。同じ種類なら退け合う。
別解
実験 1 で A と B が退け合ったので、A と B は同じ種類の電気を帯びている（同じ種類の電気は退け合う）。実験 2 で A とティッシュペーパーが引き合ったので、A とティッシュペーパーは異なる種類の電気を帯びている（異なる種類の電気は引き合う）。したがって B とティッシュペーパーも異なる種類の電気を帯びている。ア: B とティッシュペーパーは異なる種類なので誤り。イ: A と B は同じ種類で退け合ったので正しい。ウ: こすり合わせると電子が移動して帯電するので誤り。エ: A とティッシュペーパーは異なる種類の電気を帯びて引き合ったので誤り。よって答えはイ。