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静電気の不思議!ケルビン発電機を考える。

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私が、静電気の不思議さを最も感じるのがケルビン発電機です。

静電気の不思議!ケルビン発電機を考える

 ケルビン発電機とは

ケルビン発電機は、1859年にイギリスのケルビンによって発明された発電機です。 水流が水滴になるときに静電気が発生することを利用して発電します。静電誘導を行うことで、水流があるかぎり連続的に静電気を発生させることができる装置です。

ケルビン発電機の解説

上にあるペットボトルの容器に水を入れるだけで、中央のスチール缶に繋いだ静電モーターが回りはじめました。

・・・なぜ?
ケルビン発電機によって静電気が発生しているからです。
ケルビン発電機の仕組みを簡単に説明します。
ケルビン発電機は上部水槽と2つの下部水槽、そして金属の筒からなります。
上部水槽から水が落ちて水滴になります。静電気は、摩擦、剥離、変形・破損で起こります。水が水滴に分かれる時には変形・破損により静電気が発生します。つまり、水の分裂点の上下で➕と➖に分かれることになります 。仮に左の水滴の分裂点の上を➕、下を➖とします。➖に帯電した水が左の下部水槽にたまります。左の下部水槽は右の金属筒に電気的に繋がっているため右の金属筒は➖の性質を持ちます。➖の金属筒は水滴の分裂点にあるため、落ちてくる水滴は➕に誘導されます。➕の水滴が右の下部水槽にたまります。この右の下部水槽は左の金属筒に繋がるため左の金属筒は➕に帯電します。これが連鎖的に起こるため、左右の下部水槽には大量の静電気が溜まることになります。
・・・理解できたでしょうか?私はこの仕組みを理解するのに、30分以上費やしました(笑)わからなければ、インターネット等で調べてみてください。面白いケルビン発電機。休みの日に自作してみようと思います。

ケルビン発電機を自作してみた

ケルビン発電機を自作しました。
ジャーン。
材料はペットボトル、ハンガーワイヤー、エナメル線だけです。
絶縁の工夫が大変でした。下のペットボトルの下に受け皿をつけたり工夫しました。

静電気が発生すると水滴同士が反発して受け皿がないと、漏電してしまうんです。

フランクリンモーターが回ったときは本当に嬉しかったです。分かって作っていてこの喜びなんですから、ケルビンさんの喜びは計り知れないですね。実験器具を作るのは本当に楽しいので、ぜひやってみてください。

ケルビン発電機の動画

ふたばのブログが本になりました。(先生向け)

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自己紹介(PROFILE)

窪田 一志

窪田 一志

1986年生まれ、近畿大学農学部卒業、理科コア・サイエンス・ティーチャー(CST)養成課程修了
家庭教師、個別指導、塾講師を経て、神奈川県で5年間中学校理科教師として勤務。現在は大阪府の公立中学校で理科の楽しさを子どもたちに伝えるため日々奮闘中。
教材や教具、デジタル教材の開発、効果的なICT機器の活用方法、カードゲームや問題解決を通してのコミュニケーション能力の育成など自らの実践に基づいた教育活動を展開中。
ブログのアクセス数は月7万pvを超え、ブログがアプリ化されるなど勢いのある教育研究者 兼 教育実践者。記事執筆、研修・講演依頼、書籍化についてはお問い合わせフォームからお願いします。

【著書】
100均グッズからICTまで 中学校理科アイテム&アイデア100[明治図書出版]
【協力実績】
株式会社 NHKエデュケーショナル
国立科学博物館
株式会社 朝日新聞社 企画事業本部文化事業部
株式会社 高純度化学研究所
株式会社 アスウム
株式会社 学映システム
東京学芸大学 理科教育学分野
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