風船をこする:電荷とは動く電子

教育用シミュレーションゲーム。こすった風船とウールの電荷を予想し、くしとちりの粒の電子を数え、イオンの電荷を求めて、電子が移るようすを見よう。

電荷電子

風船をこする

風船を帯電させる

準備完了
風船をこするには JavaScript を有効にしてください。説明と例題はそのまま読めます。
電子と負の電荷(−)正の電荷(+)あなたの予想電荷の合計と軸
電荷Q = ±n·e

時間

0.00 s

t

移った電子

—

n

電子を得たほうの電荷

— C

Q₁ = −n·e

電子を失ったほうの電荷

— C

Q₂ = +n·e

電荷の合計

— C

Q₁ + Q₂

始める前に予想しよう

予想を入力して準備しよう。答えが入るまでスタートは押せません。

電荷がどこへ行くか予想しよう。

ミッションスコア—

答えは2%以内なら正解で、それぞれ100点。1回目で正解なら50点追加。実験は始めた時点で1回と数えます。

✓ 正解① 一発正解

風船をこするの遊び方

  1. テストを選び、カードの電子の数または電荷を読もう。
  2. 電子を得たほうは Q = −n·e、失ったほうは Q = +n·e、そして n = |Q| ÷ e を使おう。e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C。
  3. 予想を入力し(電荷なら符号つき)、スタートを押そう。電子が移るようすを見よう。
  4. オレンジの破線を右の電荷や個数とくらべよう。

電荷

すべてのものは原子でできていて、原子の原子核には正の陽子があり、まわりに同じ数の負の電子があるので、原子は電気的に中性です。ちがう物質どうしをこすると、一部の電子が一方から他方へ移ります。何も生まれません。電子を得た物体は負に、失った物体は同じだけ正になり、電荷の合計は 0 のままです。これが電荷の保存です。電荷の単位はクーロン(C)で、電子1個の電荷は e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C なので、こすった風船の 480 nC でも電子3兆個になります。電荷はいつも電子の整数個ぶんで、とびとびの値しかとりません。同じ符号の電荷は反発し、反対の符号は引き合います。だから、こすった風船はかべにくっつき、髪の毛を持ち上げます。

学習に絞ったモデル

電子は 2 s のあいだ一定の割合で移ります。ちりの粒は 3 s かけて電子を1個ずつ受け取り、原子の2個の電子は1個ずつ順に離れます。ほかは何も変わりません。陽子はそのままで、電荷の合計は 0 のままです。記号1つは多くの電子を表し、物体の大きさは実際とはちがいます。2%以内の答えは正解です。

言語を切り替えても、実験、予想、挑戦回数、実行の状態は保たれます。