体の静電容量

人体静電容量は、コンデンサとして機能する人体の物理的特性です。^[1]他の導電性物体と同様に、人体も絶縁されていれば電荷を蓄えることができます。実際の静電容量は周囲の環境によって異なります。近くに何もない柱の上に立っている場合は低くなりますが、家庭用冷蔵庫や工場の金属壁など、絶縁されているが接地された大きな金属面に寄りかかっている場合は高くなります。

人間の体の静電容量が摩擦などによって高電圧に充電されると、突然火花として放電して望ましくない影響が生じる可能性があります。また、同調回路に対する体の静電容量の影響によって共振周波数が変化する可能性があり、無線受信機の性能に影響を及ぼします。人間の指による体の静電容量の変化を検出する静電容量感知回路は、タッチスクリーンやタッチスイッチに使用でき、機械式スイッチを押さずにデバイスを制御できます。

一部の生地との摩擦は静電気発生器として作用し、人体に約 3 kVの電荷を帯びることがあります。一部の電子機器は、100 V 程度の電圧で損傷を受ける可能性があります。保護ダイオードのない金属酸化物半導体の破壊電圧はさらに低い場合があります。電子機器工場では、人が帯電しないように注意しています。電子機器産業の一部門は、静電気の蓄積を防ぎ、製品を静電気放電から保護することを扱っています。

特に、靴底の素材が特定の靴、低湿度、乾燥したカーペットの組み合わせでは、足音によって人の体の静電容量が地面に対して数十キロボルトも充電される可能性があります。この場合、人体とその周囲は高電荷のコンデンサーを形成します。地面 (接地) に接続された導電性の物体に近づくと、ショックが発生し、目に見える火花が発生することもあります。

通常の環境下における人体の静電容量は、通常、数十ピコファラッドから数百ピコファラッドであり、一般的な電子標準からすると小さい値です。静電放電協会 (ESDA) が定義する人体モデルは、100p F のコンデンサと 1.5k Ω の抵抗器を直列に接続したものです。^[2]人間は一般的な電子部品よりもはるかに大きいですが、ほとんどの場合、他の導電性物体からかなりの距離で離れています。しかし、他の導電性物体と密接に接触すると、蓄積されたエネルギーが火花として突然放電する可能性があります。時折起こる静電気ショックにはびっくりしたり、不快に感じたりすることさえありますが、蓄積されるエネルギーの量は比較的低く、健康な人に害を及ぼすことはありません。しかし、瞬間的な痛みや驚愕反応を引き起こし、さらなる事故を引き起こす可能性があります。火花は敏感な材料や電子機器を損傷する可能性があり、例外的な場合には可燃性ガスや蒸気に引火して火災を引き起こす可能性があります。

人体静電容量は、タッチ スイッチ(エレベーターや蛇口など)の操作に使用できます。タッチ スイッチは、人体の一部 (通常は指先) が近づくと反応します。表面に力を加える必要はありません。デバイスの表面にある 電極と指先の間の静電容量を感知します。

ラジオ受信機は、特定の目的信号の周波数を分離するために同調回路に依存しています。初期のラジオでは、人体静電容量がチューニング時に大きな障害となっていました。チューナーの可変コンデンサを制御するチューニング ノブに触れると、人体静電容量がチューニング回路に結合され、共振周波数がわずかに変化します。ユーザーが調整することを意図したこのような回路の設計では、ユーザーの人体静電容量が共振回路と相互作用しないようにして、共振周波数が影響を受けないようにする必要があります。たとえば、金属シールドをチューニング ノブの後ろに配置して、オペレーターの手がチューニングに影響を与えないようにすることができます。

テルミンでは、楽器の内部発振器の周波数をシフトするために、体の静電容量が利用されています(1 つの発振器がピッチを制御し、もう 1 つの発振器が音量を制御します)。

• 自己容量
• 摩擦電気シリーズ
• 摩擦電気効果
• タッチセンサーランプ
• テストライト：特定の電圧テスタープローブは人体静電容量に依存します

• 人体の自己容量と関連する人体メッシュ用のMATLABでダウンロード可能な静電BEMモジュール