皆さんは箔検電器はくけんでんきを知っていますか？

箔検電器は物体が帯電しているかどうかや、その電荷の正負・大きさを視覚化できる実験器具です。よく物理の実験で使われる有名な器具なので、見たことはなくても知っている人は多いのではないでしょうか？

今回はグラフを使って擬似的に箔検電器で遊んでみましょう！

箔検電器

帯電体の黒い点をドラッグすると、帯電体を箔検電器に近づけることができます。

また、検電器の上面をクリックすると接地する（手で触れる）ことができ、帯電体をクリックすると帯電体の電荷の正負を入れ替えることもできます！

上の図において、箔検電器や帯電体は電荷が正に大きいほど濃いオレンジ色で、負に大きいほど濃い青色で表しています。どちらでもない灰色の時は、電気的に中性である状態を表しています。

グラフ右上の丸まったボタンを押すと、いつでもグラフを最初の状態にリセットできます。

実験してみよう

まず最初の状態では、検電器は正電荷と負電荷の数がつりあって電気的に中性な状態となっています。

帯電体を近づける

まずは、正に帯電した（＝電子が普段より少ない状態）帯電体を箔検電器に近づけてみましょう。
（黒い点を下にドラッグしてください）

このように箔にあった負電荷が帯電体に引きつけられ、逆に正電荷が反発して下へ行くことで、箔が正に帯電して開きます。
（同符号の電荷は反発しあうことに注意してください）

金属板に触れる（接地）

次に箔検電器上面の金属板をクリックしてください。これで金属板に1度手で触れたことになります。（金属板を接地したということです）

触れた指へと正電荷が逃げていき、このように箔は電気的に中性になって閉じます。負電荷は帯電体に引き付けられているので逃げられません！

帯電体を離す

最後に帯電体を検電器から離してみましょう。

このように帯電体に引きつけられていた負電荷が検電器全体に広がり、箔は負に帯電してもう一度開きます。

（電荷の動きはイメージです。実際には正電荷＝陽子は原子核に束縛されているので、動けるのは負電荷＝電子のみです。陽子に比べて電子が少ない場所が、相対的に正に帯電します。）

クイズ

では、以下の2つのクイズを通して箔検電器に慣れましょう！

グラフ右下にある検電器の総電荷をいじることは、実際の実験では不可能なので禁止です。

第1問

ある操作をすると、先ほどの実験よりも箔を大きく開くことができます。どのような操作をすればよいでしょうか？

答え

まず先ほどの実験の最後の状態にします。

その後帯電体をクリックして、電荷を負にしてからもう一度近づけます。

これで箔を先ほどより大きく開くことができました。

第2問

ある状態において、帯電棒を最も離れた状態から徐々に検電器に近づけていきました。この近づける操作において、箔は最初開いていましたが、徐々に開きが小さくなっていって一旦閉じ、その後再び開きました。最初の状態を再現してください。

答え

まず、最初の状態から帯電体を半分ほど近づけてください。

箔が少し開いた状態になったら、金属板をクリックして、接地してください。

箔が閉じたら、帯電棒を検電器から離せば望んでいた状態が出来上がります。

この状態から帯電体を少しずつ近づけてみてください。箔が1度閉じ、また開くことが確認できると思います。