バンデグラフの使い方

質問

小学生を対象にした科学教室をやるんですが、
バンデグラフ起電機の使い方がわかりません。

こうすると危険。こうすれば安全。
といったことを教えてほしいです。

行いたいのは、髪の毛を逆立てる実験と、
10人くらいで手をつないでビリッとくる実験をしてあげたいです。

回答No.5

chiezo2005 · ベストアンサー

＃１，＃４です。
＃４の発言は失言でした。申し訳ありません。

＞「なんでアクリルの上に立てばピリッとこないのですか？」
絶縁している先には電気が流れ込まないから、ではないですよね？
人体にも多少とも流れ込んでは来ますよね？わかりません。

「絶縁している先には電気が流れ込まないから」
に疑問を持てるというのは正しいです。
普通は知ったかぶりにこれで説明した気になっている場合がほとんどです。
しかし子供はこれでは説明されたと思わないでしょう。

「人体にも多少とも流れ込んでは来ますよね？」
そのとおりです。　完全に絶縁されていても静電容量がある以上，触ればある程度の電流が流れ込んできます。
ただその量がものすごく少なくて感じないというところがポイントです。

ピリッと感じる＝体にある程度の電流が流れる

この電流の程度を決めているのが，
電源側では電圧と電源の性質（どのくらい電流を流せるか）
人体側では，アースに対しての抵抗と自身のアースに対する静電容量になります。

電源的にはバンデは電圧は十分高く，電流が小さい電源なのですが，
接地された状態の人体で触れば人体の抵抗では目いっぱい電流がながれてしまい，ピリッというレベルでないことになります。
絶縁された台にのることで，抵抗値があがり，流れこむ電流は今度は
人体とアースの間の静電容量を充電します。
つまり，触った人体には電流は流れ込み，その人の体が数万ボルトになりますが，電流値としては少ないのでピリッとも感じなくなります。
電線の小鳥が感電しないのと同じ原理ですね。

でもその人は体が数万ボルトになっていますから，外からその人に触れば
今度は二人の体に電流がながれて二人とも衝撃を受けるということになります。

また人を何人もで手をつなぎ抵抗を上げることで，ピリッというレベルまで電流を下げることができるかもしれません・・これは危険ですが。

バンデの実験の本質的な部分は箔検電器の実験で十分わかると
思うのですが，
やはり火花という電気が見える形での実験ができるというところが
子供たちにとっては衝撃的かつ理解を助けることになると思いますので，がんばってください。

なお
「科学する心」
とは，
物事を見たときにそれをただ見るのではなくて，
なにが起こっているのか良く観察し，
理想化，単純化を行い，その根底にある原理を考える
という姿勢ではないかと思います。

全然別の話になりますが、その「科学する心」とは何ですか？定義は？
無知で申し訳ありません。

お礼

こちらも、申し訳ありませんでした。
大変分かりやすい説明ありがとうございます。
理解でき、納得できました。自分の物にできるように頑張りたいです。

回答No.4

chiezo2005

#1です。

大変失礼ですが，
質問者様の回答への細くの文章から判断させていただいて
この実験はやめておいたほうが良いと思います。

教える立場の人間が実験の仕組みを理解していないというのは問題です。
子供はこういうことはすぐに見抜きますからね。
「なんでアクリルの上に立てばピリッとこないのですか？」
などの質問されて的確な説明ができますか？

十分原理を理解していても，実際に起こる現象をその原理から
的確に説明するのは難しいものです。
方法を理解しているだけで，実験をして見せるというのは
受け売りの手品をするとの同じで，科学する心を育てないと思います。

補足

ご指摘、ごもっともです。やめられるのならやめておきたいですが・・・
だからこそ、危険でない方法を調べたり、質問したりしていることも分かってください。

＞「なんでアクリルの上に立てばピリッとこないのですか？」
絶縁している先には電気が流れ込まないから、ではないですよね？
人体にも多少とも流れ込んでは来ますよね？わかりません。
的確な説明を教えてください。

全然別の話になりますが、その「科学する心」とは何ですか？定義は？
無知で申し訳ありません。

回答No.3

debukuro

使い方ったってスイッチを入れれば動きます
どうもそういう知識をお持ちじゃないようなのでガラス棒やプラスチックを摩擦して起電された方がいいと思います
着衣でも毛髪が逆立つだけの電力が得られます
１ｃｍで放電したら１万ボルトは十分にあることを理解してください
電流容量が小さいので感電死の虞はありませんが心臓麻痺を起こさせるには十分です

補足

＞使い方ったってスイッチを入れれば動きます
　　　いや、いくらなんでも、そこはわかります。
　　　要はその、心臓麻痺を起こさないように扱う方法を聞いているのです。
　　　絶縁した状態で帯電させた後の安全なアースの仕方とか。
　　　わかりにくい質問の仕方で申し訳ありません。

　　　高電圧よりも高電流値の方が危険なのは知ってますが、
　　　どうすれば高電流になってしまうのか、とか、そういうことを聞きたいのです。
　　　きっと自分の知らないことが多々あるのだろうと思い、
　　　上記の様な表現になってしまいました。

回答No.2

ORUKA1951

バンデングラフを
≫10人くらいで手をつないでビリッとくる実験をしてあげたいです。
に使うのは、あまりにも危険です。
　せいぜい、スチロールコップの蓄電池くらいで・・・
　この時期、天気さえよければ、塩ビの水道管とティッシュ程度で十分な量の静電気は集められます。
　科学教室のようにある程度、理科の素質がある子を集めてのものならいざ知らず、一般の授業ではバンデングラフは演示として使う程度に留めて、もって身近な現象として下敷きや紙などを使って色々なことを体験させたほうがよいでしょう。

　静電気の実験、意外と危険ですよ。

　その手の実験に指導していただいてから扱うほうがよいと思います。

補足

＞バンデングラフを
＞≫10人くらいで手をつないでビリッとくる実験をしてあげたいです。
＞に使うのは、あまりにも危険です。
＞せいぜい、スチロールコップの蓄電池くらいで・・・

　　　　そうなんですか？！　
　　　　実は、自分は中学生の頃、バンデグラフで百人おどしをやったことがあるんです。
　　　　だから、ついそのイメージで質問してしまいました。

＞静電気の実験、意外と危険ですよ。
　　　　それは理解しています。
　　　　だからこそ、安全なバンデグラフの扱い方を伺いたいのです。

回答No.1

chiezo2005

教育素人ですが、以下のページが理科実験のページがあります。
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0100a/start.html

バンデは
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0100a/contents/6100/6100.html
に注意事項が載っています。

基本的に帯電球は高電圧になっていますから、触るときには
かならず絶縁された状態（プラスチックの台の上にのる・・など）で触ることです。
これで毛が逆立ちます。
間違っても、逆立った人に外から触らないように・・・

ピリッとするのは電圧が高いので手をつないでも危険な気がします。

お礼

参考サイト、ありがとうございます。
サイトでは金属球でアースしていましたが、
帯電している状態に素手で触っても大丈夫なんですかね？
自分がアクリル板などの台の上で絶縁されていても、触ると危険そうなんですが・・・

やっぱりビリッと実験はできないんですかねぇ