科学– 科学の『なぜ？』 –

静電気は、物体の接触・分離によって電荷が移動し、その偏りが残ることで生じます。摩擦帯電、電荷保存、静電誘導、絶縁体、接地、湿度、放電まで、静電気が成り立つ仕組みを解説します。

電力はP＝VIで決まりますが、抵抗値、材料、温度、直列・並列接続、電源内部抵抗、交流の力率などで電圧や電流が変わるため、同じ回路でも消費電力は変化します。

慣性は外力や摩擦で直接変わるのではなく、並進運動では質量、回転運動では質量分布や回転軸が変わると変化します。本当に慣性が変わる条件と、運動だけが変わる条件を分けて解説します。

衝突では短時間に大きな運動量変化が起こります。運動量保存、力積、弾性・非弾性衝突から、エアバッグ、ヘルメット、スポーツ、衝撃吸収設計まで、衝突が重要な理由を解説します。

導体で電荷が動きやすいのは、金属中に移動可能な電子状態があり、電場に応答して伝導電子がドリフトできるからです。バンド構造、自由電子、抵抗、静電誘導まで、導体が成り立つ仕組みを解説します。

電流は、電圧、抵抗、温度、導線の長さ・太さ、材料、光、電源内部抵抗、交流周波数などの条件で変化します。I＝V/RとI＝nqAvdを軸に、なぜ電流が増減するのかを解説します。

落下運動は、真空中ではほぼ一定の重力加速度で進みますが、空気中では速度上昇に伴って抗力が増え、加速度が小さくなって終端速度へ近づきます。初速度・空気密度・姿勢などで時間変化がどう変わるかを解説します。

振り子は、重力と慣性によって周期的に往復する基本的な運動です。等時性、振り子時計、重力測定、減衰、共振、地震や振動の理解まで、振り子が身近な現象や技術に重要な理由を解説します。

絶縁体で電荷が自由に動けないのは、電子が束縛され、伝導に使える電子状態との間に大きなエネルギーギャップがあるためです。バンド構造、分極、漏れ電流、絶縁破壊まで、絶縁体が成り立つ仕組みを解説します。

電圧は、負荷電流、内部抵抗、温度、濃度、充電状態、温度差、静電容量などの条件で変化します。電池・電極・太陽電池・熱電素子・コンデンサを例に、なぜ電圧が変わるのかを解説します。