誘導電荷! 検電器で電子の動きを見るInduced Charge! See Electrons Move in an Electroscope

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 負に帯電した棒を検電器の円板に(さわらずに)近づけると、箔は開くと思いますか。開くとしたら、箔はどんな電気を帯びているでしょうか。If you bring a negatively charged rod near the electroscope's disc (without touching it), do you think the leaves will open? If they do, what kind of charge will the leaves have?💡 金属の中で自由に動けるのは何か、そしてそれが負の電気からどんな力を受けるかを考えましょう。Think about what can move freely inside a metal, and what force it feels from a negative charge.
2. 棒を近づけたまま手で検電器にさわり、手を離してから棒を遠ざけると、最後に箔はどうなると思いますか。If you touch the electroscope with your hand while the rod is near, then remove your hand, and then take the rod away, what do you think the leaves will do at the end?💡 手でさわっている間、電子は人体を通ってどこへ行き来できるでしょうか。手を離したあと、その数は元に戻れるでしょうか。While your hand touches it, where can electrons go to or come from through your body? After you let go, can their number go back to what it was?

2動かしてみようTry it

1. 最初の状態(「棒の電気量」−6、「棒と円板の距離」3.0 cm)で負の棒が近づくのを見て、青い電子が円板→金属棒→箔へ移動する様子と、箔の開き角、パネルの「円板」「箔」「検電器全体」の値を読む。In the starting state ("Rod charge" −6, "Rod–disc distance" 3.0 cm), watch the negative rod come near. Observe the blue electrons moving disc → metal rod → leaves, the leaf angle, and the "Disc", "Leaves" and "Whole electroscope" values in the panel.
2. 「棒と円板の距離」を 1.0 cm と 8.0 cm に動かして、箔の開き角がどう変わるかを比べる。比べたら 3.0 cm に戻す。Move "Rod–disc distance" to 1.0 cm and then 8.0 cm and compare how the leaf angle changes. Then set it back to 3.0 cm.
3. 「手(アース): OFF」を押して ON にし、電子が箔→金属棒→手→人体→大地へ流れ出る矢印と、箔の変化を観察する。Press "Hand (ground): OFF" to turn it ON, and watch the arrows showing electrons flowing leaves → metal rod → hand → body → ground, and what happens to the leaves.
4. もう一度押して「手(アース): OFF」に戻し(③手を離す)、そのあと「棒を離す」を押して(④遠ざける)、箔の開き角と「検電器全体」の値を確かめる。Press it again to return to "Hand (ground): OFF" (③ Hand off), then press "Move rod away" (④ Take away), and check the leaf angle and the "Whole electroscope" value.
5. 「リセット」を押し、「棒の電気量」を +6 にして「棒を近づける」から同じ手順(手 ON → 手 OFF → 棒を離す)をくり返し、電子の動く向きが負の棒のときと逆になることを確かめる。「自動デモ ①→④」で一連の流れを見直してもよい。Press "Reset", set "Rod charge" to +6, press "Bring rod near", and repeat the same sequence (hand ON → hand OFF → move rod away). Confirm that the electrons move in the opposite direction to the negative-rod case. You can also replay the whole sequence with "Auto demo ①→④".

3確かめようCheck

1. 負の棒(−6)を 3.0 cm まで近づけたとき、円板と箔はそれぞれどんな電気を帯び、箔は何度くらい開きましたか。With the negative rod (−6) at 3.0 cm, what charge did the disc and the leaves have, and about how far did the leaves open?→ 電子が箔の方へ押しやられ、円板は約 +2.9(電子不足)、箔は約 −2.9(電子過剰)に帯電し、箔は約 29° 開いた。検電器全体は 0.0 のままだった。Electrons were pushed toward the leaves: the disc became about +2.9 (too few electrons) and the leaves about −2.9 (extra electrons), opening to about 29°. The whole electroscope stayed at 0.0.
2. 棒と円板の距離を 1.0 cm と 8.0 cm にしたとき、箔の開き角はどう違いましたか。How did the leaf angle differ at a rod–disc distance of 1.0 cm and 8.0 cm?→ 1.0 cm では約 36°、8.0 cm では約 9° で、棒が近いほど多くの電子が移動して箔が大きく開いた。About 36° at 1.0 cm and about 9° at 8.0 cm: the closer the rod, the more electrons moved and the wider the leaves opened.
3. 負の棒を近づけたまま手(アース)を ON にすると、電子はどちら向きに流れ、箔はどうなりましたか。With the negative rod near, when you turned the hand (ground) ON, which way did the electrons flow and what happened to the leaves?→ 電子は箔→金属棒→手→人体→大地へ流れ出て、箔の電荷は 0 になって閉じた。円板には約 +5.7 の＋が残り、検電器全体が＋になった。Electrons flowed out leaves → metal rod → hand → body → ground, the leaf charge became 0 and the leaves closed. About +5.7 remained on the disc, so the whole electroscope became positive.
4. 手を離してから負の棒を遠ざけたあと、箔はどうなりましたか。正の棒(+6)で同じ手順をしたときはどうでしたか。After removing the hand and then taking the negative rod away, what did the leaves do? What happened when you did the same with the positive rod (+6)?→ 負の棒では検電器全体が +6.0 のまま残り、箔は＋に帯電して約 30° 開き続けた。正の棒では接地中に大地から電子が流れ込み、最後は検電器全体が −6.0 になって箔は−で約 30° 開いた。どちらも棒と逆の符号になった。With the negative rod the whole electroscope stayed at +6.0 and the leaves stayed open at about 30° with positive charge. With the positive rod, electrons flowed in from the ground while grounded, and at the end the electroscope was −6.0 with the leaves open about 30° with negative charge. In both cases the charge was opposite to the rod's.

4考えようThink further

1. このシミュレーションでは、正の電荷(＋)は動かず、電子だけが動くように描かれています。それでも円板が「＋に帯電する」のはなぜですか。In this simulation the positive charges (＋) never move; only electrons move. Why can the disc still become positively charged?→ 金属の中ではもともと電子と正の電荷が同じ数あって中性である。電子がよそへ移動すると、その場所では正の電荷の数の方が多くなるので、全体として＋に帯電して見える。In a neutral metal there are equal numbers of electrons and positive charges. When electrons move away from a region, that region is left with more positive charges than electrons, so it is positively charged overall.
2. 接地しないで棒を近づけ、そのまま棒を遠ざけると、箔は最後にどうなるでしょうか。シミュレーションで確かめましょう。If you bring the rod near without grounding and then simply take it away, what will the leaves do in the end? Check it in the simulation.→ 箔は閉じる。電子が検電器の外に出入りしていないので全体の電荷は 0 のままで、棒の影響がなくなると電子が元の位置に戻るから。The leaves close. No electrons entered or left the electroscope, so its total charge is still 0, and once the rod's influence is gone the electrons spread back to where they were.

よくある誤解Common misconceptions

• 「金属の中では＋の電気も−の電気も動く」という誤解。金属の中で移動するのは電子だけで、正の電荷は動かない。＋に帯電するのは電子が不足したためである。"Both positive and negative charges move in a metal." Only electrons move in a metal; positive charges stay fixed. A region becomes positive because it has lost electrons.
• 「棒の電気が検電器に移ったから箔が開く」という誤解。棒は検電器にふれておらず、棒の電気に押されたり引かれたりして検電器の中の電子が移動しただけである。"The leaves open because charge jumped from the rod to the electroscope." The rod never touches the electroscope; the rod's charge only pushes or pulls the electrons already inside it.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)