セクターレス・ウィムズハースト静電発電機

セクターレス・ウィムズハースト静電発電機の火花放電
セクターレス・ウィムズハースト静電発電機の火花放電

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 部品の整理をしていたら島津製作所のウィムズハースト静電発電機のライデン壜が出てきたので前々から作って見たかったセクターレス・ウィムズハースト静電発電機を作って見ました。
 セクターレス・ウィムズハースト静電発電機とは普通のウィムズハースト静電発電機が多数の金属箔のセクターを持つのに対し、セクターがない形式の発電機です。強力なものは20〜30cmもの火花放電が可能でそうです。製作にあたっては、 改良型ウィムズハースト起電機による静電気の実験 を参考にさせて頂きました。

セクターレス・ウィムズハースト静電発電機の構造
セクターレス・ウィムズハースト静電発電機の構造写真

セクターレス・ウィムズハースト静電発電機の構造

 ウィムズハースト静電発電機は向い合った2枚の円盤を反対方向に回転させて静電誘導で発電するものです。今回の円盤は直径30cm厚さ3mmのアクリル板で作りました。円盤の間隔は2mmです。
 円盤の回転はモーターと手動どちらでも出来るようにしました。円盤の回転はモーターでは1:1、ハンドルの回転では直径15cmの大プーリーと小プーリーで8倍に増速しています。
 モーター駆動の場合は可変速モーターと回転数表示装置を使って発電に最適な回転数を選ぶことが出来、また一人でも楽に実験が出来ます。
 集電アームは3mmの銅線に前後に3箇所づつ突起を設けています。ライデン壜は島津製作所のものをそのまま使用しています。放電球は左側がアルミで直径25mm右側は真鍮で直径60mmです。
 静電誘導アームは円盤上の電荷を左右の集電部に振分ける役割を持ち、アームの両端に円盤に接するブラシが付いています。電気抵抗が低く、円盤を傷つけず、回転抵抗が少ないことが必要となります。いろいろ実験した結果、エレキテル復元模型の枕に使用したプラスチックフィルムで裏打ちした銀箔が最適でしたのでブラシには銀箔を使用しました。

セクターレス・ウィムズハースト静電発電機の使用方法

 モーターまたは手動で円盤を回転させる。布で摩擦して強く帯電させた塩ビパイプを円盤に平行に近づけ静電誘導で円盤に電荷を発生させる。この動作を数回くりかえすと円盤に充分な電荷が溜まり、放電球の間でバリバリという音と共に火花放電が始まります。
 静電誘導アームのなす角が50度、円盤回転数が毎分800回転のときに15cmの長さの火花が発生しました。円盤の材質をガラスエポキシ板にすると20cm以上の放電が可能らしいので機会があれば挑戦したいと思っています。

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