愛媛県総合科学博物館研究報告

Bulletin of Ehime Prefectural Science Museum, No.20（2016）, p. 25－32

技術報告

静電気実験における浮遊物工作の広がり
久松洋二 *

A spread of recipes for electrostatic ﬂoating objects on demonstrations
HISAMATSU Yoji

Abstract：Making method of polyethylene (PE) tapes used in demonstrations of static electricity is reported. In thedemonstrations of ﬂoating experiments with static electricity typically not only used electrical jellyﬁsh or a small pieceof PE sheet. There is no variety in the experiments. The new methods for electrostatic ﬂoating developed at Ehime
Prefectural Science Museum indicate new appearances when ﬂoated PE tape and plastic bags. In this report, various
ﬂoating objects with static electricity by polyethylene material is classiﬁed in its making method.
キーワード：静電気，静電浮遊，ポリエチレン，荷物ひも，PE テープ，電気クラゲ
Key words：static electricity, electrostatic ﬂoating objects, polyethylene, luggage strap, PE tape, electric jellyﬁsh1

はじめにが線状に裂いたテープを擦って帯電させることでテープが静電気の反発力によって放射状に広がる，いわゆる電サイエンスショーなど演示型の実験でよく行われる気クラゲ（写真１）である．ところが，ポリエチレン素テーマに静電気の実験がある．電気は目に見えないため材を使った静電気浮遊の実験はこの２種以外の形状でもに，形状の変化や体験によってその存在を確認すること行うことができる．となり，演示体験実験にとても適したテーマである．静電気の演示実験

1）2）

本稿では，ポリエチレン素材を使った静電気浮上の実はその内容を大別すると，感電，放験教具のバリエーションを報告する．それら教具は加工

電，帯電に分けられる．感電は百人おどしなど大人数が方法で分類して紹介される．同じ素材でも浮遊した状態直接体験できる実験がよく行われ，放電は発光や回転なには多様性があり，浮遊物の形や動きが静電気浮遊実験

どの変化を見る実験で確認することが多い．帯電はものの新しい演出を与えることが期待される．

や人に電荷をためて引力や反発力を見ることが多く，髪2の毛や紐を電荷の反発力で逆立たせる，帯電させた紙吹基本的な実験

雪を飛ばす，引力や反発力でものを動かすといった演出で実験する．中でも電気力の強さと電荷の存在を実感さ

まず始めに，一般的な２種類の形を確認する．最もよせる実験として，物体を空中に浮遊させる実験はよく行く使われている電気クラゲの実験をまとめてみよう．電われる．

気クラゲはポリエチレンテープを細かく裂いてできた線

静電気の浮遊実験によく用いられる素材は，通常，風状のテープを机上にのせ，ティッシュペーパーなどで船，ポリエチレン，アルミフィルム，シャボン玉の４種 3）4）

擦って帯電させた後に空中へ放り投げると，テープそれがある．これらは静電気を移すことで帯電させるか，そぞれが静電気の反発力で放射状に広がるものである．それ自身を擦ることで静電気を帯電させるかに分けられこにテープと同じ電荷のものを近づけて反発させることる．前者はシャボン玉とアルミフィルム，後者は風船，で浮上させる演出と逆の電荷を近づけて吸着させる場合ポリエチレンとなる．この内，ポリエチレン素材の利用がある 5）．電気クラゲはポリエチレンテープの１カ所をは，テープ状または細かく裂いた線形状を用いられるこ

結んでから細く裂くが，テープの端を結ぶ場合とテープとが多い．テープ状は蝶や妖怪の一反木綿を模したものの中程を結ぶ場合（写真２）の２種類ある．テープを結があるが，ポリエチレン素材で圧倒的に使われているのぶこと自体が苦手な子供に工作させる場合などは中程を* 愛媛県総合科学博物館 学芸課 科学・産業研究グループ
Curatorial Division, Ehime Prefectural Science Museum－ 25 －静電気実験における浮遊物工作の広がり

結ぶ方法が指導しやすい．裂くテープの幅についても細作ることができる．環状にしたテープも結ぶ位置と回数

かく裂く方法や厚めに裂く方法などバリエーションが生で意外な形を見ることができる．端を結んで環状にした

まれる．テープの長さも実験する者の慣れや実験するスだけのテープを裂いて帯電させて浮かべると，細い輪がペースによって長短を加減できる．実験環境が許せば１

お互い反発して花びらや蝶の翅のような形（写真９）にm 以上の電気クラゲ（写真３）も可能である．

なる．輪が広がる構造となって均一に広がりにくいため，テープ状で蝶や一反木綿を模した場合も同様で，テープを擦って帯電させたものを空中に投げ，反発力や引力裂きの太さと帯電の多少で広がったときの形の変化を楽しむことができる．

により空中を浮遊させる．予めテープに模様を描くと良輪の途中でもう一度１回結んで２回結びにすると前述

いが，擦って帯電させる時に消さないよう注意が必要とした電気ボールと同じ構造になる．さらに，中で２回，なる．長めのテープの端を細く裂いて手が広がったよう

つまり全体で３カ所結んだ環状テープを裂いて帯電させにできるほか（写真４），テープの一部だけを擦って帯ると浮き輪のような浮遊物（写真 10）になる．環状の電箇所限定することで浮かした際の姿勢を調整できる．

場合もテープの長さと結び目の位置，裂く場所でバリエーションを作ることができる．

3

環状の浮遊物にすると，空中での姿勢を変化させる実結びによる応用験が追加できる．すなわち，タイヤのように輪を立てる
電気クラゲの面白さは脚に見立てた細く裂いたテープことと円盤のように面を寝かすことである．また，浮遊の広がりにあるが，ポリエチレンテープは長さ方向に容を制御する帯電棒が物体の外側だけでなく輪の間隙に差易に裂けるため，帯電しようとテープを擦ってもバラバし込むなど，環状ならではの演出も可能となる．空中でラにならないように結び目を作る必要がある．この時，の制御の難易は前述の浮遊物同様，大きさに関係する．

ポリエチレンテープの結び方を工夫することで，印象の４違った浮遊体を作ることができる．

貼りによる応用

ポリエチレンテープはテープの長さ方向に裂けること

3.1 一回結びテープの中程を結び，結び目から一端のみを裂くことが特徴であり，逆に難点の１つでもある．テープに生じで脚の広がり方が変わる．裂かないテープは端だけを帯た裂け目は容易に広がるため，裂く場所を決めるため結電させると，脚に反発した帯が立ち上がり，電気クラゲび目を作ってきた．ところが，結び目を使わずともテーならぬ電気イカ（写真５）を作ることができる．

プの裂け目を止めることができる．ポリエチレンテープ
はセロハンテープを貼ることで裂け目が止まる．セロハ
ンテープを貼っても依然としてポリエチレンテープは静3.2 多数回結び２回以上結ぶとさらに印象の違う浮遊物をつくるこ

電気で浮かぶ．電気クラゲを低年齢層に工作させる場とができる．まず２回結びでできる形から見てみよう．

合，結び目を作ることのが難しい場合がある．中程でもテープの両端を結び，その間の帯を細く裂いたものを帯うまく結べない場合，結ぶ変わりにセロハンテープを貼電させて浮かせると，球状の浮遊体，電気ボール（写真ることで，電気クラゲを簡単に作ることができる（写真６）が完成する．色違いのテープ数本を両端で結んでカ11）．また，セロハンテープ使うと，結ぶ必要がないたラフルなボールも作れる．多色ボールを作る場合は，作めポリエチレンテープの幅を活かした浮遊物を作ること

るボールの大きさに合わせて元のテープの半分や１／４もできる．などに裂いたものを使うと結びやすい．また，結び目の場所を両端から端と中程の 2 カ所に変更してからテープ4.1 環状テープを裂き，帯電し浮遊させたものはタコ型（写真７）となる．

ポリエチレンテープが環状になるように両端をセロハ

１本のテープを両端と中程の３回結ぶことによって，ンテープで貼ると，形状に偏りのない浮遊リング（写真アレイ状の浮遊物（写真８）ができる．結ぶ回数は４回12）を作ることができる．帯電させるときは机上で外側以上でも浮かべることができる．多数結びでは回数や場を擦った後，帯の内側を無限軌道の動きのように全体を所，裂きの有無で多くの浮遊体バリエーションが生まれ滑らし擦るとうまく帯電できる．また，浮遊リングはメる．ただし，長くなるほど空中での動きを制御する技術

ビウスの帯状に貼付けることも可能であるが，浮遊状態を要する．

ではメビウスの帯のねじれが分かりにくい．リングを絡ませて鎖状に繋げることも可能であるが，帯電させると２つのリングが貼付いて独立した２リングが浮遊する実

3.3 環状結び
ポリエチレンテープの端を結ぶことで環状の浮遊物を験は困難である．大小２つのリングで多重円になるよう－ 26 －

久松

洋二に張り合わせた場合は，帯電によってリングは分離し，やすい．ふくらんだ姿はマンボウ（写真 18）や鯉のぼ

２リングが同一平面上に重ならず，空間的にずれて離れり（写真 19）に似ているので，絵や模様を描いても楽て浮かぶ．

しい．

リングの途中にセロハンテープを貼ればセロハンテー

袋の端を切ることでポリエチレン筒ができる．筒状のプで挟まれた間を裂くことができる．結びと貼りでは浮袋（写真 20）は大きくなると帯電させて浮かべるのにき輪の形状の印象も変わる（写真 14）．

技術が必要となる．筒を円周方向に切断して細い環状にすると，前述したリング状の浮遊物と同じになる 4）．こ4.2 結びと貼りの変換と混在

ちらは浮かべやすい．

３節で紹介した結びによる浮遊物の結び目は全てセロ

また，袋の閉じた 2 辺を切り落としてポリエチレンハンテープに置き換えて作ることができる．電気ボール

シートを作ると，新しい浮遊物をつくるきっかけとなに関しては結び目の方が球形に近いものができるが，１る．
（写真 21）シートに絵を描いて自由な形の浮遊物を回結びの電気イカはセロハンテープの方が近い形に思わ作ることもできる（写真 22）．テープと違って裂ける心れる．結び目とセロハンテープを混在させることも可能配がないため，生き物やキャラクターの形に切り抜いてである．２回結びの電気タコならば，むしろ結び目とセ浮かべることができる．このとき，ペンで絵を描く楽し

ロハンテープを場所毎に使い分けて浮遊体の形を似せるさもあるが，擦って帯電すると徐々に消えていく難点も工夫等も考えられる．
（写真 15）ある．帯電させる場所を限定することで浮かんだときの姿勢を調整することもできるが，シートが大きくなるほ

4.3 複雑な浮遊物

ど思ったとおりに帯電させることが難しい．大きなシー

セロハンテープを使うことで，ポリエチレンテープのトは，帯電させるとその一部または全部がお互いに貼付加工の自由度が広がるとともに，浮遊物の修繕も可能にくことが多くなり，空中でうまく広がらない．また，シーなる．そのため，ポリエチレンテープを裂くだけでなく，トの自由に裁断した場合，全体から突き出した部分を作切る加工を加えることで複雑な浮遊物を作ることが可能

ると，そこだけ折れ曲がって他の部分に貼付くことが多となる．

い．シートを一度クシャクシャにすることで貼付きを抑ポリエチレンテープを帯の幅の方向に短く切れ込みをえることができるが，大きくなるほど抑えるのは難しい．

入れることで，虫のような浮遊物（写真 16）を作るこ

A4 サイズ程度までなら容易に浮かべることができる．とができる．切れ込みを入れた足の部分を擦って帯電さ７せれば，浮かばせた時に隣り合った足同士が互い違いにまとめ広がって浮遊する．また，浮かんでいる時に帯電した棒を近づけると，全体がねじる運動を起こすなど不安定な静電気による浮遊実験に使用できるポリエチレン素材動きを起こす．ただし，帯電させる時に足が千切れやすの実験器具について分類と製作方法についてまとめた．

いので注意が必要である．

静電気による浮遊実験という１つのアプローチで，同じ切れ込みとセロハンテープを使えば，帯電により加工された部分同士が反発する複雑でユニークな形を作るこ

材料から多くの種類の実験器具が製作できることを明らかにした．とができる（写真 17）．セロハンテープで修繕できるとよく知られている電気クラゲの演示実験は十分完成しはいえ，ポリエチレンテープの裂けやすさ故に耐久性にた教具であり，浮かぶという非日常性や全体が大きく広乏しいので，工作する際は，ある程度の年齢や工作経験がった形になる意外性，自分で浮遊状態を制御する操作が必要であろう．

性など，実演しても体験させても楽しい実験である．しかし，演示実験などの場合，電気クラゲ単体では実演時６袋とシート間を長く持たせることが難しい．そこで今回の報告のよ
うに，浮遊させる物体の種類を増やすことで，実験の演ポリエチレンの素材ならばテープと同様に帯電させて出に幅をもたせることが期待できる．浮くか否か，浮い浮かせることができるため，身近なものでも実験が可能たときの形や浮かべたときの動き方を予想するなど，静である．取手のついたレジ袋やだ円抜き袋，マチのない電気だから浮かぶという側面以外にも，どうすれば，まポリ袋なども帯電させて浮かべることができる．浮かん

たはどこまで静電気で浮かべることができるか，というでいる姿は少し意外性があっておもしろい．実験には高アプローチで演示することも可能になる．また，浮遊体

密度ポリエチレンバッグが薄さ的に適している．買い物のバリエーション増加によって，放射状に広がる電気クでもらえたものを使っていろいろ試してもいい．帯電さラゲの足といった電気の反発力を際立たせる演出だけでせるときは，袋の内部も擦ると浮かべた時全体が膨らみなく，ポリエチレンシートを使った動物やキャラクター

－ 27 －

静電気実験における浮遊物工作の広がりを浮かべるなど，反対に静電気やクーロン力を意識させない導入演出も可能となる．静電気浮遊の実験は静電気実験の一実験をいう立場を抜け出し，浮遊実験自身をテーマにしたストーリーの組立も可能となり得る．
その他，ポリエチレン素材の浮遊体造形コンテストや帯電浮遊前後の形の差異の程度を競うことなど，浮かぶこと前提で創作面に焦点を当てた教育プログラムにも応用できると考える．今後，静電気による浮遊実験が単なるクーロン力を確認する演出から，ポリエチレン素材を使って自由な形を浮かべるものづくりの演出へと，その実験自身の使われ方に幅が生まれることの一助になれば幸いである．
８

謝

写真１
電気クラゲ（右下は帯電前）．ポリエチレンテープの端を結んで作ったタイプ．写真は数色のテープをまとめて結んでいる．

辞

本稿をまとめるにあたって，大阪市立科学館のコロキウムで本教材を実演する機会を得たことで，斎藤吉彦館長をはじめ大阪市立科学館学芸課の学芸員の皆様に有益な助言をいただくことができました．ここに謝意を表します．
９

参考文献

1）日本放送協会編．NHK やってみよう

なんでも実験vol. 2. NHK 出版．1996，p102-103．
2）G. D. フレイヤー F. J. アンダーソン．デモンストレ
イション物理．大日本図書．1986，p100．
3）池本義夫編．三訂増補物理実験事典．講談社．1990，p.773．
4）公益財団法人日本科学協会．科学実験データベース
http://www.jss.or.jp/fukyu/kagaku/data/21.html

写真 2
テープの中程を結んで作った電気クラゲ（右下は帯電前）．結ぶ場所は中程の方が容易．また，足の本数が左右で倍増するので，空間的に大きく球状に広がることが多い．

http://www.jss.or.jp/fukyu/kagaku/data/495.html
http://www.jss.or.jp/fukyu/kagaku/data/496.html
http://www.jss.or.jp/fukyu/kagaku/data/770.html（参照 2015-01-10.）
5）大倉宏．正逆電気クラゲについて．大阪市立科学館
研究報告．2010，20，p.59-60.

写真 3脚の長さが１m を超える電気クラゲ（右下は帯電前）．広がった直径が２m を超えるので，実演するスペースの確保，クラゲを投げ上げるリリース技術，長い（大きい）帯電体の操作など大きいほど難しい実験となる．

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久松

洋二

写真４
テープ状の浮遊物（一反木綿風）テープの端を裂くことで両手が広がった姿を再現できる．テープ全体ではなく一端のみを集中して擦ることで，テープを立たせることもできる．

写真７
結びで作る電気タコ（左下は帯電前）．2 カ所結ぶ位置を両端から中と端へ変更することで帯電浮遊した姿が変わる．

写真５
結びで作る電気イカ（右下は帯電前）．中結びの電気クラゲを作る手順で結び目を挟んで一方だけを裂いて作る．

写真８
３回結びの電気アレイ（右下は帯電前）．直線状に両端と中程の３回結んで裂いたものを帯電させるとアレイ状の浮遊物になる．

写真６
電気ボール（下は帯電前）．１本のテープの両端を結んで裂いたものを帯電させると球状になる．テープの長さと裂いた本数の調整で球の扁平度合いが変化する．

写真９
１回環状結び（下は帯電前）．結び目を中心に輪が四方に開いて花びらのような姿となる（左）．端を少し残すと蝶の触角に似せた浮遊物にもなる（右）．

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静電気実験における浮遊物工作の広がり

写真 10
３回環状結びによる電気浮き輪（左下は帯電前）．環状の浮遊物は空中の姿勢安定性が高い．輪の中に帯電体を差し込むこともできる（右上）．

写真 13
テープ貼りの変形電気リング３種．左は鎖状に絡んだ２つのリング（左下はその帯電前）．浮遊させると２リングが貼付くので鎖に見えない．
右上はメビウスの帯状に貼ったリング．浮いてもメビウスの帯と分かりにくい．大小の多重円（右下）を帯電浮遊させると２リングが分離する．

写真 11
セロハンテープ貼りの電気クラゲ 2 種（下は帯電前）．結ばずにセロハンテープを貼ってもクラゲは浮かぶ．結ぶのが苦手な低年齢層でも簡単に作ることができる．

写真 14
リングの４カ所にセロハンテープを貼り，テープ間を裂いて作った電気浮き輪（右下は帯電前）．結びの電気浮き輪と違った印象となる．

写真 12
テープ貼りの電気リング（右下は帯電前）．浮かんだ姿が見やすく，姿勢も安定して実験しやすい．

写真 15
結びとテープを混在して作った電気タコと電気イカ（下は帯電前）．

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写真 16
ポリエチレンテープを帯の幅方向に切れ込みを入れてつくった電気ムカデ（左下は帯電前）．足をよく擦ると空中で互い違いに足が広がる（左上）．テープが裂けやすいので擦って帯電させると足の千切れがよく起こる．セロハンテープで補修できる．
一反木綿のような１本の帯と違い，電気ムカデは空中で帯をひねる運動を起こす．

写真 19
電気ポリ袋こいのぼり（右下は帯電前）．帯電させてふくらませてから宙に投げるとよい．

写真 17
切れ込みとセロハンテープで帯電させると複雑な形状の浮遊体を作ることができる．下が帯電前の形で，2 本のポリエチレンテープを並べて張り合わせている．左の足の広がりは端をセロハンテープで張り合わせてできている．

写真 20
電気ポリ袋筒（右下は帯電前）．ポリ袋底面の接着部分を切断して円筒を作った．円環と違い，円筒になると空中での安定性が悪い．

写真 18
電気レジ袋マンボウ（右下は帯電前）．小型のレジ袋が浮かべやすい．持ち手の形がヒレに見える．

写真 21
帯電させた大きなポリエチレンシートを浮遊させた．大きさはともに A2 程度．端が貼付いて完全に広がらない．

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静電気実験における浮遊物工作の広がり

写真 22
キャラクターに切り抜いたポリエチレンシート（右下はサイズ比較の A4 用紙と帯電前のポリエチレンシート）．当館のキャラクター「カハクン」を描いた．貼付きを防ぐため，全体を緩やかなカーブで切り抜いている．

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