静電気発生装置の原理とは？
- 静電気発生装置の原理を理解できません。具体的にどこで電荷の移動が起こるのか、メカニズムは何なのか知りたいです。
- 静電気発生装置の製作法についての質問です。原理の部分に「水が帯電する」とありますが、その理由が分かりません。
- 静電気発生装置の原理に関して、いくつかの疑問があります。具体的には、剥離帯電や水とコイルの間での電荷の移動などです。詳しい説明をお願いします。
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この静電気発生装置の原理は？
以下のページに静電気の発生装置の製作法が書かれています。 http://www.urban.ne.jp/home/ichiya/craft/seidenki.html どうも今ひとつ原理が理解できません。 原理の部分に ”水が帯電する” とありますが、なぜ水が帯電するのでしょうか。 どうも”コイルが帯電しているとその電界の中を通過する水が逆の極性に帯電する”ということが書かれているようですが、この電荷の分離・移動がどうして起こるのか理解できません。 水が千切れることに関係があるような書き方ですが、それなら剥離帯電？ でも同じ物質同士で剥離帯電がおこるのか？もし剥離帯電だとしてもまた下の缶におちてしまえば中和してしまうので静電気の蓄積は起こらないはず。 とすればやはり、水とコイルとの間で何らかの電荷の移動があるはずだが、そのメカニズムの正体は？ そのメカニズムは具体的にどこで起こるのか。コイルの内部は電位勾配のない一様電界だろうから何かが起こるとすれば入り口、または出口の電位勾配のある部分か？ だとすれば強制的に電位勾配を作ってやればこの電荷移動のメカニズムはもっと効率的に作動するのか？ 最後に水がコイルの周りをふわふわと漂いはじめる、との記述はコイルと水滴が同極性に帯電していることを連想させますが、それは最初の説明の”逆に帯電する”と矛盾しているようにも思えるし。。。 とにかくよく理解できません。 わかるかた、可能な限り詳しい説明をお願いします。
- yasu2209
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- 物理学
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質問者が選んだベストアンサー
コイルとなっていますが、作るのが簡単だからコイルとしているのでしょう。 要は、水に電解を与えて、逆極性の電荷を引き寄せ、同極性の電荷を 遠ざけるためのものです。 水がコイルの中を通過するときは水滴になっていてはだめで、上のタンクと つながっている必要があります。水は電気を通すので、コイルの電位に 対して同極性の電荷はコイルに面している水の表面に集まり、逆極性の 電荷はコイルから遠い部分、つまり上のタンクに集まります。 このようにプラスとマイナスが分かれたところで、水滴がちぎれると、 水滴にはコイルと逆極性の電荷だけが残されます。これが下の金属の コップに落ちて、コップ自体を帯電させます。 この帯電した電気が反対側のコイルに導かれて、同様の作用により プラスとマイナスが別々に貯まっていく、というわけです。 なお、上のタンクには両方のノズルからの同極性の電荷が集まって 来ますが、プラスもマイナスも集まるので、結局中和して、いつまで経っても 何もなかったように振る舞います。つまり、分離して、残った方の電荷は 無限にタンクに逃がすことができる、という訳です。 こんな感じで解りますか？
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- tance
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電解・・・失礼しました。 超純粋でどうなるかは想像の域を超えませんが、多分うまくいかないでしょう。 電気が通る液体であることが必須です。 上のタンクの水をあらかじめイオン化しておくというのは面白いアイデアですね。 きっとうまくいくと思います。 コイルの形状はあまり単純ではないかもしれません。下が細いと、水滴が 引き寄せられて下に落ちにくくなります。（水滴がコイルに突進して中和 しやすくなる） 正しく理解されたと思いますよ。
お礼
重ねての回答、ありがとうございました。ベストアンサー率を下げてしまい、申し訳ありません。
補足
重ねての回答、ありがとうございました。 ＞引き寄せられて下に落ちにくくなります＜ なるほど。 うっかりしていました。逆円錐状を考えたのは一様な均一電界の中では電位勾配がないのでイオンに加速度を与えられないだろうと考えたからです。逆円錐形状にしておけばその経路全体で電位勾配が生じるため、イオンが動きやすくなると思ったからです。もっとも入り口広くすることで電界強度を弱める効果とどちらが勝るか、という問題は残りますね。 それと水がふわふわと浮くという話もなんとなく理解できました。コイルの内部に出来たポテンシャルの谷の上方引力成分と重力による下方引力のバランスでおこるんですね。均一なアルミ円筒だと起こらないのかな？ 後ほど改めてお礼させていただきます。
- BookerL
- ベストアンサー率52% (599/1132)
「ケルビン静電発電機」といわれるものですね。 帯電する原理は次のページがわかりやすいのではないでしょうか。 http://www.tenjinmail.net/library/index.jsp?id=1160616063924
お礼
ご協力ありがとうございました。おかげさまで解決いたしました。
補足
早速の回答、ありがとうございました。ケルビン静電発電機というんですね。ただ紹介頂いたURLを見ても、原理の根本の部分、つまりコイルの電界の中でどのように電荷の移動？が起こるのか、その電荷の移動を促すメカニズムは何か、ということは触れられておらず、現象としてそうなるということだけが書かれているようです。この部分について追加の情報がありましたらよろしくお願いします。
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