准教授のNeils Jonassen氏は、Compliance Engineering Magazineに隔月で掲載される静電気コラムを執筆していました。 このシリーズでは、帯電、イオン化、爆発、その他のESD関連のトピックを取り上げていました。
ヨナセン准教授は、1983年から2006年まで、ESD協会のメンバーでしたが、今回、IN Compliance Magazineと協力して、このシリーズを再発行することになりました。
ヨナセン教授は、1983年から2006年までESD協会の会員でした。
~ The ESD Association
Reprinted with permission from: Compliance Engineering Magazine, Mr.Static Column Copyright © UBM Cannon
静電気という現象と人との相互作用の問題は、「人がどのように静電気を起こすか」と「人がどのように静電気の影響を受けるか」という2つの観点から見ることができます。 このうち前者は、必ずしもよく理解されていないかもしれませんが、一般的には議論の余地がありません。
How People Cause Static
人による帯電プロセスとして最もよく知られているのは、絶縁された床材の上を歩くことです。 一見すると、このプロセスはシンプルに見えます。 靴底と床の接触と摩擦により、一歩ごとに電荷が分離されます。
しかし、電荷は靴底と床材の界面で分離され、靴底は絶縁されています。
もしかしたら、電荷は靴底と床材の界面で分離され、靴底は絶縁されているかもしれません。 その場合、私たちが目にするのは、靴底の電荷によって引き起こされる誘導の効果だけです。 しかし、この効果によって人の電圧がかなりのレベルまで上昇しても、正味の電荷はゼロのままかもしれません。
不思議なことに、誰もこの問題を実際に調べたことがありません。
もうひとつの一般的な充電方法は、服を脱ぐことです。 セーターとブラウスが擦れ合っているとき、電荷は分離されますが、原理的には同じ大きさの反対電荷が人にあるので、人の電圧は上がりません。
ちなみに、セーターを脱ぐときに耳元で感じる小さなザワザワは、充電のサインではありません。
ちなみに、セーターを脱ぐときに耳元で感じる「ザクッ」という音は、充電のサインではなく、放電です（しかも火花ではなく、ブラシ放電）。 車のシートから滑り出すと、同様の充電プロセスが発生します。あなたが感じるわずかなショックは、車が充電されているのではなく、あなたが車に放電している（そしてこの場合は火花が出ている）ことによって引き起こされます。
静電気が人に与える影響
電気ショック
静電気が人に与える影響として最もよく知られており、多くの科学者の意見では唯一証明されているのが、火花放電によるショックです。 この現象は、帯電した人が接地されたものに触れたり、異なる電位の人と接触したりしたときに起こります。
この現象はよく知られていますが、どの程度の身体電圧で放電を感じるのか、明確な範囲はありません。
しかし、1000V以下の電圧で放電を感じる人は少なく、2000V前後で不快な効果を感じる人が多いようです。
絶縁体の床の上を絶縁体の靴を履いて歩いたときの体の電圧はどのくらいになるのでしょうか。
確かに、ある条件下では10〜20kVの電圧が発生することもありますが、私の考えでは、時々言われる最大値の約35kVというのは偽りだと思います。
興味深いことに、導体の人体への放電が有益な効果をもたらすかどうかという問題は、かつて深刻な問題でした。 18世紀には、電気治療が広く行われていました。 18世紀には電気治療が盛んに行われ、ライデン瓶と呼ばれるコンデンサーに数十キロボルトの電圧をかけて、麻痺した手足に放電しました。
しかしながら、静電気の人体への影響は、ほとんどの場合、有害、あるいは望ましくないものとされてきました。
しかし、ほとんどの場合、静電気の人体への影響は有害、あるいは望ましくないものと考えられてきました。シックハウス症候群の時代には、不完全な室内環境による多くの特異な影響の一部が、静電気というエキゾチックな現象に起因することは避けられませんでした。 頭痛、粘膜の乾燥、皮膚のかゆみなどの原因として、静電気が疑われることがある。
Plating Out
しかし、生理的または衛生的な問題を引き起こす可能性のある静電気の物理的な効果が1つあります。それは、人の周りの電界が空気中の微粒子に与える影響です。 物理学者の言葉を借りれば、体の周りに電界があると、負に帯電した粒子が衣服や肌に付着しやすくなります。 しかし、中性の粒子も引き寄せられます。なぜなら、それらは分極されているからであり、また、一般的に電界は常に不均一であるからです。 人の周りの電界は、上で説明したように、絶縁された床材の上を歩くことによって電荷が分離されることに起因する場合があります。
興味深いことに、テレビやコンピュータの画面に誰も近づかなければ、電界は画面の方に移動します。 その結果、ここで粒子が析出し、汚れが発生するのです。
人の周りの電界が空気中の微粒子のプレートアウト率を飛躍的に高めることは、いくつかの科学プロジェクトで実証されています。
いくつかの科学プロジェクトで、人の周りの電界が空気中の微粒子のプレートアウト率を劇的に増加させることが実証されました。
イオンは体にいいの？
似たような現象として、人の周りの電界が大気中のイオンに与える影響があります (大気中のイオンの定義と物性については、Compliance Engineering誌1999年5月/6月号の私のコラム、24ページを参照してください)。
空気中に含まれるイオンの極性の過不足が、人間に直接影響を与えると主張されることがよくあります。 数十年前には、マイナスイオンが過剰になると、気道の繊毛の振動数が増加し、上気道の繊毛の洗浄効率が向上するという主張がありました。 この説は、1940年代から1950年代にかけての実験結果に裏付けられていたようで、広く引用されていました。 しかし、1970年頃には、より最新の機器を用いた新たな調査により、そのような効果がないことが決定的に証明されたため、この説は一掃された（少なくともそうすべきだった）。
さらに人気があるのは、「マイナスイオンが多いと空気が清々しく、プラスイオンが多いと空気が息苦しくなる」というものです。 このような漠然とした効果を証明するのは非常に難しいのですが、雷雲の下の息苦しい空気はマイナスイオンが過剰で、山の上の爽やかな空気はプラスイオンが豊富であることを考えれば十分でしょう。
しかし、空気中のプラスイオンとマイナスイオンの濃度の違いが、人間の健康に影響を与えていると仮定してみましょう。 電界に囲まれている人（帯電している人）は、帯電していない人に比べて、吸い込むイオンの量が少なくなることは明らかです。 この人がプラスに帯電していれば、プラスのイオンを反発します。 体内にはマイナスイオンが引き寄せられますが、そのイオンは皮膚に偏ってしまうため、吸い込んだ空気から除去されてしまいます。
吸った空気中のイオンの運命については、まだまだ実験が必要です。 マイナスイオンには酸素分子が含まれている可能性が高いので、マイナスイオンを吸い込むことは良いことであると主張されています。 しかし、皮膚や気道上部のプレートアウトについて述べたことに加えて、可能な限り高いイオン濃度であっても、1つのマイナスイオンに対して何兆個もの充電されていない酸素分子が存在することを指摘しておく必要があります。
ここ5、6年の間に、少なくともヨーロッパでは、リウマチなどの病気を患っている人の肌に、1つの極性だけのイオンを含む高濃度のイオン気流を当てると効果があるという報告が数多くなされています。
治療を受けた人が帯電しないようにするためには、アースに接続する必要があります。 一部の報告によると、治療の効果は体のどこにアースを取るかによって大きく異なるとのことです。
もし、イオン化された空気の効果があるとすれば、より広い範囲から電流が発生し、最大の効果が得られる経路を見つけられる可能性が高いからかもしれません。
イオン化された空気に効果があれば、と言ったことに注意してください。
私が聞いている結果は、二重盲検法などの通常の科学的調査によるものではありません。
私がイオンの研究を始めたのは1958年頃で、デンマークの国家的なイオンの専門家が室内空気中のイオンの効果と挙動についてセンセーショナルな主張をしていたので、それを調査するためでした。
私は1958年頃からイオンの研究を始めましたが、デンマークの国家的なイオンの専門家が、室内の空気中のイオンの影響や挙動についてセンセーショナルな主張をしていたので、その主張の科学的な説明を求めたところ、批判されそうになりました。 イオン化された空気が肌に与える影響についての私の上記のコメントは、私が数年かけてまろやかになり、文書化の要求を緩めたことを意味するものではありません。 むしろその逆である。 私は今でも疑い深い聖トマスの役を演じるのが好きです。
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Niels Jonassen, MSc, DScデンマーク工科大学に40年間勤務し、電磁気学、静電気と大気電気、空気中の放射能、室内気候などの授業を行っていました。 退職後は、研究室、自宅、タイなどを行き来しながら、静電気に関する執筆活動や料理教室などを行っていた。 |