電磁気学として知られる物理科学の分野に慣れていない場合でも、同様の電荷が反発し、反対の電荷が引き付けられることに気付いている可能性があります。 つまり、正の電荷は負の電荷に引き付けられますが、同じ単純なルールが逆になり、別の正の電荷をはじく傾向があります。 （これは、「反対者が引き付ける」という日常の言い回しの基礎です。 これが恋愛に当てはまるかどうかはおそらく未解決の問題ですが、原子や分子の電荷に関しては確かにそうです。）
ただし、帯電した物体が中性の物体、つまり正味の電荷を持たない物体に引き付けられる可能性があることを知らない場合があります。 これは、電荷分極、これは、全体的に電気的に中性である分子がそれらの内部で非対称の電荷分布を持つ可能性があるという事実を説明しています。 例えとして、都市には40歳未満と40歳を超える居住者が同数いる可能性がありますが、都市の境界内でのそれらの分布はほぼ確実に非対称です。
- 分子特定の化合物の最小の化学単位を表す2つ以上の原子のコレクションです。 これらの原子は、酸素ガス（O2）、または二酸化炭素（CO2).
による電荷の移動誘導–自由電子の形で電荷を交換しているオブジェクトに直接触れることなく–戦略を中心に展開します 電流が流れやすい材料である導体と、電流が流れない材料である絶縁体の配置 フロー。 しかしそれ以上に、それはそれらの構成分子の分極に起因する物体全体の分極に依存しており、それは電場を使用して変調することができます。
ポイントチャージと電界
線形運動方程式と回転運動方程式が互いに類似しているのと同様に、数学は電界 E点電荷に作用することは、点質量に作用する重力場の影響を説明することに非常に似ています。 電界の力は次の式で与えられます。
F_E = qE
- 電界ベクトルは、電気力ベクトルと同じ方向を指します。qポジティブです。 の単位Eクーロンあたりのニュートン（N / C）です。
ポイントチャージは独自の電界を確立します。 （「点」電荷は任意の大きさである可能性があり、それでも体積を占めるとは考えられないことに注意してください。）これの表現は次のとおりです。
E = \ frac {kq} {r ^ 2}
どこkは定数9×10です9 Nm2/ C2 そしてr電荷とフィールドが評価される任意のポイントとの間の変位（距離と方向）です。 上記の2つの主要な方程式を組み合わせると、次のようになります。
F_E = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2}
この関係はとして知られていますクーロンの法則.
均一な電界と分極
各点電荷が独自の電界を確立する場合、均一な電界、つまり、E同じです？ ご覧のとおり、双極子にかかる正味の力をゼロにするには、均一な磁場が必要です。
2つの無限大の導電性プレートを互いに平行に配置し、それらの間に絶縁材料または誘電体材料を配置すると、 異なるプレートが取り付けられている場合など、それらの間に電圧（電位差）が確立された場合に生成される電界 電池。
この配置は、コンデンサ、回路に電荷を蓄える。 電界線はプレートに垂直で、負のプレートを指しています。 しかし、そもそもこれらのユニットの表面にはどのように電荷が蓄積するのでしょうか？
絶縁体の分極
正味の電界は導体の内部に存在できません。 これは、電子が自由に移動できる場合、すべての力とトルクの合計がゼロになる平衡状態になるまで移動するためです。F= qEであるため、Eゼロでなければなりません。 言い換えれば、導体内の自由電子の動きは、電子のシフトを介して「それを平準化」することによって存在するであろう電界をすべて消し去ります。
絶縁体内部の状況はまったく異なります。 すべての原子は、電子雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成されています。 外部電場の存在下（おそらく帯電した物体の存在によって引き起こされる）では、電子雲がシフトする可能性があり、その結果、双極子モーメントと正味の電気力。
絶縁体には正味の電荷はありませんが、その一部がサンプリングされると、双極子モーメントが存在します。 サンプルの片側に正味の正電荷が蓄積され、反対側に正味の負電荷が蓄積されます。 側。 しかし、これらの材料内の電子の動きが制限されているため、導体のように電荷が実際に表面に蓄積することはありません。
分極の定義
分極は、中性に帯電した物体内の電子が、 陽子、分子ごとに電子の2つの「クラスター」（局所的に増加した電子密度の領域）と双極子をもたらします 瞬間。 2つの料金はq大きさが等しく、符号が反対です。 分子双極子では、分極の程度は材料の電気感受率によって決まります。p= qd=の双極子モーメントシングル誘電体の双極子。
電界の影響を実感するE絶縁体全体の内部で、双極子の体積密度がN単位体積あたりの電荷双極子。 現在、多数の隣接するダイポールを検討しています。各ダイポールの一方の端にわずかな正の電荷があり、もう一方の端にわずかな負の電荷があります。 （これにより、ダイポール-ダイポール+と–の間のアトラクションはエンドツーエンドのダイポールで充電されます。）
誘電分極密度P材料内の電界の影響の結果として、材料内の双極子の濃度を特徴づけます。P= Np= Nqd。
Pあなたが期待するように、電界の強さに比例します。 この関係はによって与えられますP = ε0χ0E、ここでε0 は電気定数であり、χ0 電気感受率です。
極性分子
一部の分子はすでに自然に分極しています。 これらは極性分子と呼ばれます。 極性分子の例は水で、これは1つの酸素原子に結合した2つの水素原子で構成されています。 H2O分子自体は、正しい向きでそれらの間に配置された平面によって等しい半分に分割できるという点で対称的です。
同じ分子内の水素原子と酸素原子の間の結合は共有結合ですが、それらは異なる水分子のこれらの原子間と呼ばれる水素結合. 水素と酸素の間の共有結合で共有される電子は、酸素原子にはるかに近く、Hの酸素原子を作ります2O電気陰性および水素原子電気陽性。 したがって、隣接する分子間の水素結合の結果としての形成は、水サンプル全体に伝播する分子の極性の結果です。
蛇口からの細い水の流れの近くに帯電した物体を持っている場合（これは、 イオンやその他の不純物の存在）、水流がオブジェクトに向かってわずかに移動するのを見ることができます この効果。 これは、反対の電荷を持つ分子の端が帯電した物体の方を向くように分子が配向するためです。
電気誘導
電荷分離の現象は、導体と誘電体で少し異なります。 分子が双極子になる代わりに、自由電子が誘導されて材料の片側に移動します。
絶縁体であるガラス棒は、羊毛などの表面をスワイプすると自由電子を集めて帯電する可能性があります。 （これは他の種類の電荷移動の例です、詐欺誘導、または直接接触。）負に帯電したロッドがボールのボールに近づいた場合検電器電子はそれに触れることなく「押しのけられ」、ボールの導電面に沿って、中にぶら下がっている一対のアルミニウムの葉に向かって自由に移動します。 あなたは葉が互いに反発するのを見るでしょう。
検電器は全体として電気的に中性ですが、電荷の分布が異なることに注意してください。 内部の葉に向かう電子の「逃げる」ことは、ロッドが球に近い場所での正電荷の沈降によってバランスが取られます。
あなたが実際に接する帯電したロッドがボールに当たると、近くに正電荷があるため、電子がロッドから移動します。 ロッドを引き離すと、検電器は帯電したままになりますが、負の電荷はボール全体に均一に分布します。
帰納の例
これで、これらすべてをまとめて、帯電したロッドを導体の近くに配置するとどうなるかを観察することができます。また他の何かに接続されます。 （帯電したロッドを導電性の球に近づけ、それを引っ張って球自体の電子を「ダンス」させると、しばらくすると退屈になる可能性があります。）
帯電した絶縁ロッドがあり、絶縁ポストによって地面に接続された固体の導電性球に近づけたとします。 前のセクションでは、誘電体の個々の分子の観点から双極子について説明しましたが、同じ現象が、誘導によって導体に「まとめて」誘導されます。 導体が球（ボール）の場合、導体の電子はロッドの先端の反対側の半球の表面に流れます。
ツインスフィア
友人がロッドを上から所定の位置に保持しているときに、ロッドの配置の真向かいにある最初のボールに対して、2番目のニュートラルな導電性ボールをスライドさせた場合にどうなるか想像してみてください。 そこに集まった電子は、ロッドとその忌避電子からさらに遠く離れる機会をつかみ、の向こう側に移動します。この球。
今、あなたは創造的になることができます。 2番目のボールを充電したままにしたい場合は、2つのボールを引き離すだけです。ロッドがまだ所定の位置にある間（したがって、正電荷を「気を散らす」）。 電子は最終的にロッドから第2の球体に移動し、そこで電子はその表面全体に均一に分布します。 最初のボールは最初の中立で均一な状態に戻ります。
- 非対称のオブジェクトは同じ物理的規則に従って再生されますが、球の場合ほど電子の「正確な」振る舞いを理解するのは簡単ではありません。
アース線
何を考えたことがありますかアース線しますか、またはそれらはどのように機能しますか？ 地球は電気的に中性であると考えられていますが、それは結果なしに電荷の局所的な摂動を吸収するのに十分な広さです。 このため、地球は広大な貯水池または電荷バッファーとして機能し、必要に応じてアース線を介して電子を供給します。 正に帯電した物体を中和するか、反対側のワイヤーを介して負に帯電した物体からそれらを受け入れる 方向。
したがって、大きな導電性物体への正味電荷のかなりの蓄積による不要な電圧を防ぐために、アース線は、高度に電気的な現代の世界で安全機能を提供します。